Un equipo de científicos de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) ha diseñado células solares de perovskita que han alcanzado una eficiencia récord mundial del 24,35% con un área activa de 1 cm2, lo que permite allanar el camino para obtener células solares más baratas, eficientes y duraderas.
La comunidad fotovoltaica utiliza un tamaño estándar de al menos 1 cm2 para informar la eficiencia de las celdas solares de un sol en las «Tablas de eficiencia de celdas solares». Antes del récord obtenido por los científicos de la Universidad Nacional de Singapur, la mejor célula solar de perovskita de 1 cm2 registró una eficiencia de conversión de energía del 23,7%. Según los investigadores, este logro en la maximización de la generación de energía a partir de fuentes de energía renovables de próxima generación será crucial para asegurar el futuro energético del mundo.
Mejora de la eficiencia de las células solares de perovskita de 1 cm2
Las perovskitas son una clase de materiales que exhiben una alta eficiencia de absorción de luz y facilidad de fabricación, lo que les hace prometedores para aplicaciones de células solares. En la última década, la tecnología de células solares de perovskita ha logrado varios avances y la tecnología continúa evolucionando.
Los científicos de NUS realizaron un esfuerzo dedicado a desarrollar tecnologías innovadoras y escalables destinadas a mejorar la eficiencia de las células solares de perovskita de 1 cm2. Basado en más de 14 años de desarrollo de celdas solares de perovskita, este trabajo representa el primer caso de una celda solar de perovskita de estructura invertida que supera las celdas solares de perovskita de estructura normal con un área activa de 1 cm2, y esto se debe principalmente al innovador material de transporte de carga incorporado en las células solares de perovskita de la investigación.
Los investigadores añaden que, dado que las células solares de perovskita de estructura invertida siempre ofrecen una excelente estabilidad y escalabilidad, lograr una mayor eficiencia que las células de perovskita de estructura normal representa un hito importante en la comercialización de esta tecnología de vanguardia.
Este logro del profesor adjunto Hou Yi y su equipo se ha incluido en las Tablas de eficiencia de células solares (versión 62) en 2023. Publicadas por la revista científica Progress in Photovoltaics el 21 de junio de 2023, estas tablas consolidadas muestran una lista extensa de las más altas eficiencias para celdas y módulos solares confirmadas de forma independiente.
Nuevo material de interfaz en las células solares de perovskita
El logro se alcanzó al incorporar con éxito un nuevo material de interfaz en las células solares de perovskita. Este material genera una variedad de atributos ventajosos, que incluyen excelentes propiedades ópticas, eléctricas y químicas. Estas propiedades funcionan de forma sinérgica para mejorar tanto la eficiencia como la longevidad de las células solares de perovskita, allanando el camino para mejoras significativas en su rendimiento y durabilidad.
Los prometedores resultados informados por el equipo de NUS marcan un hito fundamental en el avance de la comercialización de una tecnología de células solares de perovskita estable, eficiente y de bajo costo. No obstante, sobre la base de este desarrollo, el equipo de científicos de la Universidad Nacional de Singapur tiene como objetivo ampliar aún más los límites de la tecnología de células solares de perovskita.
Otra área clave de enfoque es mejorar la estabilidad de las células solares de perovskita, ya que los materiales de perovskita son sensibles a la humedad y pueden degradarse con el tiempo. En este sentido, están desarrollando una metodología de envejecimiento acelerado personalizada para llevar esta tecnología del laboratorio a la fábrica. Uno de sus próximos objetivos es entregar células solares de perovskita con 25 años de estabilidad operativa.
El equipo de científicos también está trabajando para ampliar las células solares a módulos ampliando las dimensiones de las células solares de perovskita y demostrando su viabilidad y eficacia a mayor escala. Los conocimientos obtenidos en el estudio actual servirán como una hoja de ruta para desarrollar productos de células solares de perovskita estables y comercialmente viables, que puedan servir como soluciones de energía sostenible para ayudar a reducir la dependencia de los combustibles fósiles.