La Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) ha encontrado una solución a los problemas de escalabilidad de las células solares de perovskita. Científicos de esta institución suiza han desarrollado un método solvotérmico para construir una estructura basada en nanopartículas que permite una eficiencia de conversión de energía del 20,05%.
Las perovskitas son materiales híbridos hechos de haluros metálicos y compuestos orgánicos. Han atraído mucho interés en el campo de la energía solar debido a sus capacidades de recolección de luz combinadas con un bajo costo de fabricación, lo que los convierte en los principales candidatos para superar al mercado de sus contrapartes de silicio. Las perovskitas también muestran un gran potencial en una variedad de aplicaciones que incluyen luces LED, láseres y fotodetectores.
Uno de los obstáculos en el camino hacia la comercialización de las células solares de perovskita es que su ampliación genera pérdidas en la eficiencia de conversión de energía y la estabilidad operativa. Esto se debe a defectos naturales en la estructura molecular de la perovskita, que interfiere con el flujo de electrones. Esto da como resultado una pérdida resistiva, es decir, una pérdida de potencia debido a la resistencia. Además, los procesos necesarios para lograr películas de perovskita de gran superficie y alta calidad son bastante complejos.
Nanopartículas de dióxido de titanio
En un nuevo estudio, los científicos dirigidos por Mohammad Nazeeruddin encontraron una manera de superar los problemas de aumento de escala de las perovskitas. Los científicos han desarrollado un método solvotérmico fácil que puede producir nanopartículas romboédricas de dióxido de titanio monocristalino que se pueden usar para construir una película de perovskita.
La nueva estructura presenta una menor cantidad de desajustes de red, en referencia a la estructura en forma de escalera de las nanopartículas de dióxido de titanio. Esto se traduce en un menor número de defectos, lo que garantiza un mejor flujo de electrones con una menor pérdida de potencia.
Al probar las nuevas células solares de pequeño tamaño basadas en nanopartículas, los científicos lograron una eficiencia de conversión de energía del 24,05% y un factor de llenado (una medida de la energía real obtenible) del 84,7%. Las celdas también mantienen alrededor del 90% de su rendimiento inicial después de una operación continua durante 1.400 horas.
Los científicos también fabricaron células de área grande, que certificaron una eficiencia del 22,72% con un área activa de casi 24 centímetros cuadrados, lo que se traduce en módulos de mayor eficiencia con la menor pérdida de eficiencia al escalar.