Los científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE.UU. han demostrado una celda de perovskita de estaño y plomo que supera los problemas de estabilidad y mejora la eficiencia. La nueva celda, diseñada en tándem con dos capas de perovskitas, midió una eficiencia del 25,5%. Además, los investigadores han logrado aumentar la vida útil del portador.
La nueva celda NREL retuvo el 80% de su eficiencia máxima después de 1.500 horas de operación continua, o más de 62 días. Es decir, sometieron a la celda a una prueba de envejecimiento acelerado en el laboratorio, según ha explicado Kai Zhu, científico principal de NREL y coautor de un nuevo artículo que detalla la investigación, titulado ‘Carrier control in the Sn-Pb narrow-bandgap perovskites via 2D cation engineering for all-perovskite tandem solar cells with improved efficiency and stability’.
Mayor vida útil
En la actualidad, las perovskitas se han convertido en un material altamente eficiente para las células solares, pero las investigaciones para hacer que la tecnología sea más duradera aún continúan.
Dos de los coautores de la investigación, Kai Zhu y Jinhui Tong, han señalado que una celda de perovskita en tándem, en la que se unen dos capas para capturar secciones ligeramente diferentes del espectro solar, puede tener una eficiencia superior al 30%.
Experimento iniciado en 2019
Parte del equipo de investigación ya demostró en un artículo de 2019 una celda de perovskita en tándem de estaño y plomo con una eficiencia medida en 23,1%. Compensaron cualquier problema causado por el estaño agregando el compuesto químico tiocianato de guanidinio, lo que resultó en mejoras notables en las propiedades estructurales y optoelectrónicas de la celda.
Las células solares generan electricidad cuando la luz del sol activa el movimiento de electrones. Una vida útil más larga del portador asociada con el movimiento mejora la eficiencia de la celda. En el estudio de 2019, los científicos añadieron tiocianato de guanidinio para reforzar la vida útil del portador. Se consiguió pasar de menos de 200 nanosegundos (cada nanosegundo es una milmillonésima de segundo) a un microsegundo (o una millonésima de segundo).
Mejoras logradas en 2022
Mejorando ese experimento anterior, en la investigación ahora publicada, los científicos han agregado yoduro de fenetilamonio junto con tiocianato de guanidinio. La perovskita de estaño-plomo mejorada de esta forma ha visto aumentar la vida útil de su portador a aproximadamente nueve microsegundos.
La combinación de estos aditivos ha reducido la densidad de defectos asociada con la oxidación del estaño a un nivel sin precedentes para las perovskitas de estaño y plomo y similar a los valores de las perovskitas de solo plomo.
La nueva celda también ha demostrado una mejora en el voltaje generado, a 2,1142 V. En comparación, el dispositivo tándem mejor certificado registró 2,048 V.