Célula solar de perovskita semitransparente con una eficiencia del 11,6%

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Científicos del Instituto Italiano de Microelectrónica y Microsistemas (CNR-IMM) han desarrollado una célula solar de perovskita semitransparente. Lo han conseguido depositando una esponja de óxido de titanio (TiO2) sobre el dispositivo para evitar posibles fugas de plomo (Pb).

“Concebimos la célula solar para aplicaciones en fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) y agrovoltaica, donde la posible fuga de plomo puede considerarse una fuente de grave riesgo para el medio ambiente y la salud pública”, declaró el investigador Salvatore Valastro a pv magazine.

El TiO2, un material muy adsorbente, sirve de capa de transporte de electrones (ETL) eficaz en las células solares de perovskita. Para hacer frente a posibles fugas de plomo (Pb), los investigadores crearon una película porosa de TiO2 sin disolventes, formando una estructura similar a una esponja capaz de capturar el Pb de las células dañadas durante catástrofes simuladas.

“La esponja de TiO2 puede secuestrar Pb en concentraciones que oscilan entre 24 g cm2 y 63 g cm2, que están contenidos de forma equivalente en capas de MAPbI3 con espesores de 200 nm (PSC semitransparente) a 500 nm (PSC opaco)”, explicaron los investigadores.

Construyeron la célula con un sustrato de vidrio y óxido de indio y estaño (ITO), una capa de transporte de huecos (HTL) de poli-triarilamina (PTAA), un absorbente de perovskita con la esponja TIO2, un aceptor de electrones de éster metílico del ácido fenil-C61-butírico (PCBM), una capa amortiguadora de batocuproína (BCP), un contacto metálico de oro (Au) y la esponja TIO2.

“Depositamos la esponja mediante una deposición física sin disolventes, utilizando un equipo de sputtering, un método de deposición fácilmente escalable, muy utilizado por las empresas fabricantes de semiconductores”, explicó Valastro. “Antes del proceso de deposición se realiza una etapa de pulverización catódica previa de 1 minuto para limpiar la superficie del blanco de titanio y eliminar las capas oxidadas”.

La célula solar alcanzó una eficiencia de conversión de potencia del 11,6% y tiene una transmitancia media visible (AVT) del 31,4%. “El valor de eficiencia del 11,6% es característico de esta arquitectura semitransparente”, afirma Valastro.

El equipo de investigación describió la tecnología de la célula en “Preventing lead leakage in perovskite solar cells with a sustainable titanium dioxide sponge” (Prevención de fugas de plomo en células solares de perovskita con una esponja sostenible de dióxido de titanio), publicado recientemente en Nature Sustainability.

“Nuestro método representa un avance concreto en el tratamiento de la liberación de Pb en dispositivos BIPV, BAPV, agrivoltaicos y opacos, y también allana el camino para el reciclaje de Pb en dispositivos al final de su vida útil”, concluye el equipo.

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