Científicos han desarrollado un aditivo y tratamiento para células solares de perovskita que altera su estructura química y reduce los efectos de los defectos y los mecanismos de degradación. Las células que se sometieron al tratamiento alcanzaron eficiencias iniciales en torno al 24% y mantuvieron el 98% de éstas tras 1.000 horas de iluminación solar. Las células de referencia producidas sin el tratamiento habían perdido el 35% de su rendimiento inicial tras sólo 200 horas bajo la misma iluminación.
Las células también se comportaron bien en las pruebas de alta temperatura, conservando el 97,6% de la eficiencia inicial tras más de 500 horas expuestas a 60 ºC. En esta prueba, las células de referencia perdieron el 27% del rendimiento inicial en las mismas condiciones. El tratamiento y las pruebas de las células se describen íntegramente en el artículo “Covalent bonding strategy to enable non-volatile organic cation perovskite for highly stable and efficient solar cells” (Estrategia de enlace covalente para obtener perovskita de catión orgánico no volátil para células solares altamente estables y eficientes), publicado en Joule.
Los científicos utilizaron varias técnicas de imagen para entender cómo funcionaba su tratamiento, y llegaron a la conclusión de que la bis diazirina, un material polimérico presente en el aditivo, formaba enlaces covalentes con el elemento orgánico del material de perovskita. “…la estrategia de enlace covalente facilita la inmovilización de los iones, inhibe el escape de componentes orgánicos y elimina el Pb metálico. Por lo tanto, revela mejores propiedades térmicas, de resistencia a la iluminación y de resistencia al sesgo eléctrico de las perovskitas.”
Inspección más detallada
Mediante caracterizaciones adicionales, simulaciones y comparaciones con dispositivos construidos sin el tratamiento, el grupo pudo observar la estrategia de enlace covalente en acción y confirmar su papel en la reducción de varios efectos indeseables que conducen a la pérdida de rendimiento en las células solares de perovskita, así como contribuir a su rendimiento inicial reduciendo la aparición de defectos. “Este trabajo sugiere una estrategia novedosa y eficaz para confinar la pérdida de componentes orgánicos de las perovskitas para realizar células solares de perovskita altamente eficientes y ultraestables”.
Las células del estudio se fabricaron mediante un proceso de recubrimiento por rotación (spin-coating), habitual en los laboratorios pero no apto para la producción a gran escala. Sin embargo, una empresa surgida de la Universidad Victoria de Canadá, Xlynx Materials, ha empezado a comercializar el tratamiento con el nombre de BondLynx, y está invitando a las empresas que trabajan en la comercialización de células solares de perovskita a colaborar en otros proyectos o a comprar los materiales para utilizarlos en sus propios ensayos.
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