Una célula solar de perovskita sólo puede ser tan buena como los materiales que la componen, y de todos los enfoques para mejorar su rendimiento y estabilidad, y desarrollar procesos para producirlas a escala, los que se centran en los materiales precursores que entran en la capa de perovskita han recibido comparativamente poca atención.
Un grupo de científicos dirigido por el Instituto de Tecnología e Investigación Industrial de Taiwán trabajó en la fabricación de yoduro de plomo (PbI2), un elemento presente en prácticamente todas las mejores células solares de perovskita producidas hasta la fecha. Se basaron en investigaciones anteriores que han demostrado que la pureza y la formación de este material podrían ser un factor clave en el rendimiento una vez integrado en una célula solar.
Imagen: ITRI/Pei-Ting Chiu
El último trabajo del grupo demuestra cómo la estructura cristalina y la orientación del PbI2 tienen en última instancia un impacto significativo en el rendimiento de la célula. Los investigadores también introducen una forma sencilla de controlar esto utilizando la temperatura durante la síntesis. Describen sus hallazgos en “A novel method to control the crystallographic preferred orientation of lead iodide towards highly efficient and large-area perovskite solar cells” (Un nuevo método para controlar la orientación cristalográfica preferida del yoduro de plomo para obtener células solares de perovskita de gran eficacia y superficie), publicado recientemente en RRL Solar.
Al variar la temperatura durante la síntesis del PbI2, el grupo observó cambios significativos en la forma en que se formaron los cristales, y éstos tuvieron un efecto importante en el rendimiento de la célula. “Los planos horizontales… son beneficiosos para los cristales negros de perovskita FAPbI3, mientras que las facetas laterales… conducen a la formación de δ-FAPbI3, que se conoce como la fase amarilla de las perovskitas y no tiene fotoactividad”, explicó el grupo.
Y cuando se fabricaron las células, el PbI2 sintetizado a temperaturas más altas (120 °C) fue el que mejor funcionó, ya que la temperatura provocó un mayor crecimiento de las facetas horizontales deseadas. Las células fabricadas con PbI2 sintetizado a 25 °C obtuvieron una eficiencia media de sólo el 8,8%, mientras que las fabricadas con el material procesado a 120 °C alcanzaron una eficiencia media del 17%, con una célula campeona del lote que alcanzó el 17,96%. Y estas células se ampliaron a un área de 3,68 centímetros cuadrados, logrando una eficiencia del 16,08%, lo que el grupo considera un fuerte potencial para que su enfoque merezca ser investigado para dispositivos de mayor superficie.
“La industrialización de los módulos de perovksita es inevitable”, concluye el grupo. “Proporcionar precursores fiables y baratos es la clave para fabricar rendimiento fotovoltaico de las células solares de perovskita (PSCs) como producto competitivo en el mercado de las células solares en el futuro”.
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