Investigadores descubren un aditivo que mejora el proceso de recubrimiento de la perovskita

Un equipo internacional de investigadores ha anunciado un importante logro en el camino hacia la comercialización de células solares de perovskita. La perovskita, un material semiconductor, es objeto de investigación en todo el mundo debido a su potencial para convertir más energía solar en electricidad que el silicio utilizado habitualmente, y a un costo menor.

Sin embargo, la producción de perovskita solar presenta inconvenientes. Uno de ellos es que el proceso de recubrimiento debe realizarse dentro de una cámara llena de gas no reactivo porque, de lo contrario, las perovskitas reaccionan con el oxígeno, lo que disminuye su rendimiento.

Un nuevo artículo publicado en la revista Nature Energy, titulado “Inhibition of halide oxidation and deprotonation of organic cations with dimethylammonium formate for air-processed p–i–n perovskite solar cells” (Inhibición de la oxidación de haluros y desprotonación de cationes orgánicos con formiato de dimetilamonio para células solares de perovskita p – i – n procesadas con aire) describe el trabajo realizado por Jixian Xu y su equipo en el Laboratorio Nacional de Radiación Sincrotrónica de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. El equipo descubrió que añadiendo formiato de dimetilamonio (DMAFo) a la solución de perovskita antes del recubrimiento se podía evitar que los materiales se oxidaran. Este descubrimiento permite el recubrimiento al aire ambiente en lugar de tener que estar dentro de una caja.

Michael McGehee, profesor del Departamento de Ingeniería Química y Biológica y miembro del Instituto de Energías Renovables y Sostenibles de la Universidad de Colorado en Boulder, interpretó los resultados y colaboró en la redacción del artículo. Dijo a pv magazine que era la primera vez que se utilizaba DMAFo en la investigación de la perovskita y que resultaba útil porque es un agente reductor que impide que el yoduro se oxide. Según su descripción, el DMAFo se añadió a la solución precursora de la perovskita. “Protege el yoduro de la solución, lo que permite fabricar las células en el aire y prolonga enormemente la vida útil de la solución precursora”, explica McGehee.

McGehee reconoció que el recubrimiento dentro de una caja es aceptable durante la fase de investigación, “pero cuando empiezas a recubrir grandes piezas de vidrio, cada vez es más difícil hacerlo en una caja llena de nitrógeno”, dijo.

Los resultados muestran que las células de perovskita DMAFo pueden alcanzar por sí solas una eficiencia cercana al 25%, comparable al récord actual de eficiencia de las células de perovskita, del 26%.

El aditivo también mejoró la estabilidad de las células, lo cual, según McGehee, es importante para la transición a la energía limpia.

Un problema de las células solares de perovskita frente a las de silicio es que pueden degradarse mucho más rápido. El estudio demostró que la célula de perovskita fabricada con DMAFo conservaba el 90% de su eficiencia tras 700 horas de exposición a luz LED que imitaba la luz solar. En cambio, las células fabricadas al aire sin DMAFo se degradaron rápidamente tras sólo 300 horas.

McGehee señaló que se necesitan pruebas más largas porque en un año hay 8.000 horas. “Es demasiado pronto para decir que son tan estables como los paneles de silicio, pero vamos por buen camino”, afirmó.

El siguiente paso del equipo es desarrollar células en tándem con una eficiencia real superior al 30% que sean igual de estables que los paneles de silicio durante un periodo de 25 años.

Tras una década de investigación en perovskitas, los ingenieros han construido células de perovskita tan eficientes como las de silicio, que se inventaron hace 70 años, explica McGehee. “Estamos llevando las perovskitas a la línea de meta. Si los tándems funcionan bien, sin duda tienen potencial para dominar el mercado y convertirse en la próxima generación de células solares”, afirmó.