Una célula solar de perovskita invertida logra una eficiencia del 25,3% gracias a la ingeniería de interfaces

Un equipo internacional de investigadores ha demostrado una célula solar de perovskita invertida con una eficiencia de conversión de potencia del 25,3% y una eficiencia en estado casi estacionario del 24,8%.

Las células de perovskita invertida tienen una estructura de dispositivo conocida como “p-i-n”, en la que el contacto selectivo de huecos p está en la parte inferior de la capa intrínseca de perovskita i y la capa de transporte de electrones n en la parte superior. Las células de perovskita de haluro convencionales tienen la misma estructura pero invertida: una disposición “n-i-p”. En la arquitectura n-i-p, la célula solar se ilumina a través de la cara de la capa de transporte de electrones (ETL); en la estructura p-i-n, se ilumina a través de la superficie de la capa de transporte de huecos (HTL).

La novedad de la investigación consiste en una “estrategia coadsorbente que desensambla los conglomerados de alto orden”, que, según los científicos, tuvo el efecto de homogeneizar la distribución de las moléculas de ácido fosfónico para minimizar la recombinación interfacial.

“Estudiamos la tendencia a la aglomeración de la mejor SAM actual basada en ácido fosfónico mediante un estudio computacional, y nos acercamos a mitigar estos fenómenos de aglomeración. En parte, también utilizamos una estrategia de gestión de la luz para mejorar la fotocorriente”, explicó a pv magazine Somin Park, autor principal del artículo.

En el artículo “Low-loss contacts on textured substrates for inverted perovskite solar cells” (Contactos de baja pérdida en sustratos texturados para células solares de perovskita invertida), publicado en Nature, el grupo afirma que ha conseguido aplicar eficazmente las denominadas monocapas autoensambladas (SAM) ultrafinas, compuestas por moléculas de ácido fosfónico orgánico, a las superficies de interfaz texturadas en una arquitectura de célula de perovskita invertida, optimizando el texturizado para la gestión de la luz.

Park añadió que la gestión de la luz de los sustratos texturizados, combinada con el recubrimiento uniforme, dio los resultados esperados, lo que “entusiasmó” al equipo.

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La versión encapsulada del dispositivo alcanzó una eficiencia del 24,6% y conservó el 95% de su rendimiento máximo en pruebas de envejecimiento acelerado a 65 C y 50% de humedad relativa durante más de 1.000 horas de seguimiento del punto de máxima potencia bajo iluminación de 1 sol.

La técnica podría aplicarse a otros tipos de células solares. “Prevemos que nuestros conocimientos sobre los mecanismos de adsorción de moléculas en sustratos texturados puedan aplicarse fácilmente a otras arquitecturas de células solares de perovskita, como los dispositivos multiunión, con lo que avanzarán tanto en eficiencia como en estabilidad”, afirma Park.

La investigación, fruto de la colaboración entre los laboratorios del grupo de Edward Sargent, de la Northwestern University, y Michael Grätzel, de la , ha producido, según se informa, “una de las células solares de perovskita más estables” y con un alto nivel de eficiencia.

Los investigadores proceden de la Universidad Northwestern, la Universidad de Kentucky y la Universidad Estatal de Carolina del Norte (Estados Unidos), así como de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) (Suiza), la Universidad de Toronto (Canadá) y la Universidad de Pekín (China).