Un trabajo de investigación de la Universidad Jaume I (UJI) ha conseguido perovsquitas más estables que mejorarán el desarrollo de la nueva generación de células para producir energía solar de alta eficiencia y bajo coste. Este trabajo se ha llevado a cabo en el marco de la European Consolidator Grant No Limit, otorgada por el European Research Council (ERC).
El estudio ha sido realizado por el Grupo de Semiconductores Avanzados (GAS) liderado por la investigadora Sofía Masi y el profesor de Física Iván Mora Seró, en colaboración con el Grupo de Química Cuántica del profesor Juan Ignacio Climente.
Materiales más estables
La limitación principal de las células solares de perovskita es la baja estabilidad en condiciones ambientales y el grupo de investigación GAS de la UJI, integrado en el Instituto Universitario de Materiales Avanzados (INAM), ha obtenido en esta investigación células solares de perovskita más estables.
Los dispositivos fabricados en los laboratorios de la UJI mantienen su eficiencia inicial después de 720 horas de prueba en condiciones ambientales. De este modo, se aproximan a los estándares de estabilidad industrial, según asegura el profesor Iván Mora.
Sofía Masi explica que entre las diferentes perovsquitas, la más prometedora es la fase negra del formamidina-plomo-yoduro, pero también es la menos estable en el aire ya que rápidamente se transforma en una fase amarilla no perovskita. Por ello, es en este aspecto donde interviene el equipo investigador, utilizando puntos cuánticos de sulfuro de plomo como material incrustado en la matriz absorbente de perovskita.
El enfoque original que utilizan estos investigadores explota técnicas avanzadas de fabricación y caracterización de dispositivos y cálculos teóricos, para estudiar los mecanismos que hay detrás de la mejora de la estabilidad de los materiales activos utilizados en la nueva generación de dispositivos solares.
Esta mayor estabilidad del material se debe al doble papel beneficioso del sulfuro de plomo. Por un lado, favorece el crecimiento de la fase cristalina fotoactiva de la perovskita y, por otro, los enlaces químicos entre los puntos cuánticos lo estabilizan. Estos fenómenos no son observados en células libres de sulfuro de plomo.
Estabilidad cercana a los estándares
Este trabajo también demuestra el papel beneficioso del sulfuro de plomo en el proceso de escalado de células solares perovsquitas de cara a su comercialización: mediante la fabricación de células con este material, la temperatura baja hasta 85 °C, una cifra significativamente inferior a aquella que se utiliza para los dispositivos estándar, fijada en los 150 °C.
Esta investigación abre el camino hacia células solares de perovskita de alta eficacia y con estabilidad que se acercan a los estándares de la industria. En tecnologías de energía limpia, la alta eficiencia, el bajo coste y la vida larga de los dispositivos son factores cruciales para conseguir una comercialización y una implementación generalizada.