Los investigadores de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU) en Lituania han desarrollado un nuevo material para células solares de perovskita. Después del proceso de polimerización, este material se puede utilizar como capa transportadora de agujeros tanto en células solares de arquitectura regular como invertida. En ambos casos, los dispositivos solares presentan mejores tasas de eficiencia de conversión de energía y estabilidad operativa.
Un nuevo derivado del ácido 9,9′ espirobifluoreno que contiene grupos de vinilo reticulables térmicamente, sintetizado por el equipo de químicos de KTU, podría ayudar a resolver algunos de los desafíos que presentan las células solares de perovskita. Después de la reticulación térmica, se forma una red polimérica tridimensional lisa y resistente a los solventes que se utilizó como material transportador de agujeros para construir células solares de perovskita.
La copolimerización se lleva a cabo a una temperatura relativamente baja (103 °C), lo que hace que la tecnología sea segura para su uso en la fundición de una capa sobre perovskita, que no es resistente a temperaturas superiores a 140 °C. Otro aspecto importante es que el proceso de polimerización es muy rápido, aparentemente debido a la configuración espacial específica del monómero.
Los dispositivos resultantes mostraron una mejor eficiencia de conversión de energía y más estabilidad que los materiales convencionales de transporte de orificios (PTAA o Spiro-OMeTAD). El estudio ha sido publicado en la revista Applied Materials & Interfaces.
Células solares de estructura regular e invertida
Las células solares de nueva generación pueden tener dos estructuras arquitectónicas: regular e invertida. En esta última, los materiales de transporte del orificio se depositan debajo de la capa absorbente de perovskita. El monómero, sintetizado en los laboratorios de KTU, produce fácilmente polímeros tridimensionales resistentes a los disolventes que pueden utilizarse en ambos tipos. Según explican los investigadores, la síntesis de polímeros se lleva a cabo calentando las capas de monómeros durante tan solo 15 minutos, lo que produce matrices poliméricas insolubles estructuradas espacialmente.
Hasta la fecha, los mejores rendimientos de las células solares de perovskita de estructura regular se han logrado con el semiconductor de tipo p Spiro-OMeTAD. Sin embargo, no se ha encontrado aplicación de este semiconductor en dispositivos de estructura invertida debido a su solubilidad, ya que los disolventes polares utilizados en el moldeo de la capa de perovskita disuelven la capa transportadora del agujero que se encuentra debajo.
El derivado del ácido 9,9′ espirobifluoreno sintetizado en los laboratorios de KTU produce una capa de polímero orgánico reticulado resistente a los disolventes. Mientras tanto, un copolímero del derivado 9,9′espirobifluoreno con un ditiol (por ejemplo, 4,4′-tiobisbencetiol), formado en la capa de perovskita en la construcción de dispositivos con estructura regular, lo protege de influencias externas no deseadas, como la humedad.
Según los investigadores, el nuevo material sintetizado tiene un alto potencial de comercialización, por lo que la solicitud de patente ya se ha presentado en las oficinas de patentes de la Unión Europea, Estados Unidos y Japón.