Un proyecto financiado con fondos europeos, denominado SMILIES, ha mejorado la interfaz de las células solares de perovskita para ayudar a comercializarlas antes. El proyecto, que finalizó el pasado mes de mayo, ha sido coordinado por la Fundación BcMaterials del Centro Vasco de Materiales, Aplicaciones y Nanoestructuras.
Las células fotovoltaicas de perovskita utilizan una capa ultrafina de material semiconductor y actualmente ofrecen un rendimiento de hasta el 25,7%, casi el nivel del 26,7% alcanzado por el silicio durante las últimas seis décadas de I+D. La perovskita logró este hito en solo una década. Aunque estas células solares se han vuelto notablemente eficientes con tanta rapidez, quedan varios obstáculos antes de que puedan convertirse en una tecnología solar competitiva en los mercados comerciales.
Barreras de las células de perovskita
Un problema importante es que las perovskitas son susceptibles al daño ambiental y propensas a la degradación. Para protegerlas, los investigadores cubren las células solares con materiales 2D conocidos como dicalcogenuros de metales de transición, capas semiconductoras del espesor de un átomo hechas de un material similar al grafeno que aumentan la estabilidad y el rendimiento de las células solares, mejorando la comunicación eléctrica.
Sin embargo, estos materiales 2D tienen una conductividad vertical deficiente, lo que significa que no se pueden usar en capas múltiples para crear células solares de perovskita estables y de alta eficiencia.
Resultados del proyecto SMILIES
En el proyecto SMILIES, los investigadores trabajaron para superar este desafío utilizando moléculas para cerrar la brecha de conectividad eléctrica y mejorar la conductividad vertical. Introdujeron una capa de unos pocos átomos de espesor, colocada sobre una perovskita. Esto minimiza la barrera de energía y la acumulación de carga en la interfaz, para intensificar la extracción de carga y mejorar la dinámica de transferencia de carga. Esta investigación se llevó a cabo con el apoyo del programa de acciones Marie Skłodowska-Curie.
A través del proyecto SMILIES, el equipo realizó varias pruebas de su nueva tecnología, mientras mejoraba la estabilidad de las células solares y trabajaba para reducir los costos generales. Los resultados de laboratorio de los ensayos son bastante exitosos y reproducibles.
El equipo también publicó un documento de protocolo, disponible gratuitamente, para que cualquiera pueda reproducir el trabajo y aprender a fabricar células solares. Además, analizó los mecanismos de funcionamiento del dispositivo mediante espectroscopia de admitancia, un método que mide la transferencia de carga. Utilizaron el aprendizaje automático para predecir cómo funcionarían las perovskitas, así como las nuevas capas. En general, su éxito significó que podían aumentar la confiabilidad en una celda de perovskita, medida en condiciones reales.