Los investigadores de Princeton Engineering han desarrollado una célula solar de perovskita que puede funcionar por encima de los estándares de la industria durante unos 30 años, mucho más que los 20 años utilizados como umbral de viabilidad para las células solares. Lo más destacable de la investigación es la técnica de envejecimiento acelerado que han conseguido en el laboratorio y que permite saber cómo funcionará el dispositivo a largo plazo.
El dispositivo también cumple con los estándares comunes de eficiencia. Es el primero de su tipo en competir con el rendimiento de las células basadas en silicio, que han dominado el mercado desde su introducción en 1954.
Mayor vida útil
Las perovskitas son semiconductores con una estructura cristalina especial que los hace muy adecuados para la tecnología de células solares. Se pueden fabricar a temperatura ambiente, utilizando mucha menos energía que el silicio, lo que los hace más económicos y sostenibles de producir. Y mientras que el silicio es rígido y opaco, las perovskitas se pueden hacer flexibles y transparentes.
Pero a diferencia del silicio, las perovskitas son notoriamente frágiles. Las primeras células solares de perovskita (PSC), creadas entre 2009 y 2012, duraban solo unos minutos. Sin embargo, la vida útil proyectada del nuevo dispositivo obtenido por los investigadores de Princeton Engineering representa un aumento de cinco veces con respecto al récord anterior, establecido por un PSC de menor eficiencia en 2017. Ese dispositivo funcionó bajo iluminación continua a temperatura ambiente durante un año. El nuevo dispositivo funcionaría durante cinco años bajo condiciones de laboratorio similares.
El equipo de Princeton reveló su nuevo dispositivo y su nuevo método de prueba en el artículo ‘Envejecimiento acelerado de células solares de perovskita totalmente inorgánicas y estabilizadas en la interfaz’, publicado el 16 de junio en la revista Science.
Nueva técnica de envejecimiento acelerado
En este estudio, más allá del resultado principal, lo más destacable es la nueva técnica de envejecimiento acelerado obtenido por el equipo. En palabras de los científicos, lo realmente emocionante es que ahora tenemos una forma de probar estos dispositivos y saber cómo funcionarán a largo plazo.
Los investigadores construyeron su dispositivo basado en perovskita a partir de capas que realizan diferentes tareas, incluida una innovadora capa ultrafina que protege los elementos más sensibles. Luego iluminaron el dispositivo bajo una luz brillante y lo sometieron a un calor extremo para comprender cómo funcionaría durante decenas de miles de horas de exposición.
A continuación extrapolaron los datos combinados y pronosticaron el rendimiento del dispositivo a temperatura ambiente durante decenas de miles de horas de iluminación continua. Los resultados mostraron un dispositivo que funcionaría por encima del 80% de su máxima eficiencia bajo iluminación continua durante al menos cinco años a una temperatura promedio de 95 grados Fahrenheit. Usando métricas de conversión estándar, es el equivalente de laboratorio de 30 años de operación al aire libre en un área como Princeton, NJ.