El grupo de investigación fotovoltaica del Instituto de Investigación Energética de Corea ha logrado mejorar la estabilidad y la eficiencia de las células solares de perovskita translúcidas que pueden aplicarse a las ventanas de los edificios o a las células solares en tándem. La célula solar desarrollada alcanzó una eficiencia de un 21,68% y una estabilidad de la eficiencia de más del 99% incluso después de más de 240 horas de funcionamiento.
Los investigadores utilizaron el análisis electroóptico y la ciencia computacional a escala atómica para determinar la causa del deterioro de la movilidad y la estabilidad de la carga que se produce durante la fabricación de células solares de perovskita translúcida. A través de esto, se descubrió que el ion de litio que se agrega para aumentar la conductividad eléctrica de la capa de transporte se difunde en la capa de óxido metálico que actúa como amortiguador, y finalmente se transforma en una estructura electrónica que degrada sus propiedades.
Los investigadores resolvieron el problema optimizando el tiempo de oxidación de la capa de transporte. Cuando los iones de litio se convierten en óxido de litio estable (LixOy) a través de la oxidación, se ha confirmado que la difusión de iones de litio se bloquea, aumentando así la estabilidad del dispositivo. Se descubrió que el óxido de litio, que se ha considerado un producto de reacción simple, puede desempeñar un papel importante en el aumento de la eficiencia y la estabilidad.
Célula solar en tándem con receptor bifacial
La célula solar de perovskita translúcida desarrollada a través de este proceso registró un 21,68% de eficiencia, la más alta del mundo entre las células solares de perovskita que utilizan electrodos transparentes. Además, incluso en condiciones de almacenamiento a largo plazo de 400 horas y condiciones de funcionamiento de más de 240 horas, la eficiencia se mantuvo en más del 99% en comparación con la eficiencia inicial.
Además, los investigadores aplicaron la célula solar desarrollada a la célula solar en tándem para producir una célula solar en tándem que también utiliza la luz de la parte posterior. La célula solar en tándem con receptor bifacial logró una eficiencia esperada del 31,5% para cuatro terminales y del 26,4% para dos terminales, bajo la condición de que la luz reflejada por la parte posterior sea del 20% de la de la luz solar estándar.
Se trata de la primera investigación en identificar el material orgánico único de las células solares de perovskita translúcida y el fenómeno de la degradación de la interfaz de óxido metálico. Se espera que la utilización de la tecnología desarrollada se amplíe en el futuro.