Un equipo de químicos de la Universidad de Tecnología de Kaunas (KTU), Lituania, junto a físicos del Instituto de Ciencias Helmholtz Zentrum Berlín (HZB), Alemania, ofrece un enfoque novedoso para la formación selectiva de capas en células solares de perovskita. La molécula, sintetizada por los químicos de KTU, se ensambla en una monocapa, que puede cubrir una variedad de superficies y puede funcionar como un material económico para el transporte de orificios en una célula solar de perovskita.
Las células solares basadas en perovskita, están conduciendo a nuevos sistemas fotovoltaicos emergentes y ya son competitivos con tecnologías solares bien establecidas que se utilizan en paneles solares en todo el mundo. Un paso importante hacia la producción en masa de esta nueva generación de células solares, es el desarrollo de capas de contacto selectivas eficientes que serían compatibles con la deposición de capas de perovskita en diversos sustratos.
El revestimiento por rotación y la deposición de vapor son los dos métodos principales que se utilizan actualmente para la formación de capas de perovskita en las células solares. El revestimiento por rotación implica el goteo de solución líquida en las superficies de hilatura; Durante el proceso, una gran cantidad de material se pierde. La deposición de vapor requiere altas temperaturas y tecnologías complejas de vacío, y no todas las moléculas son adecuadas para la evaporación.
Los químicos de KTU han sintetizado una molécula que se ensambla en una monocapa y que puede cubrir de manera uniforme cualquier superficie de óxido, incluidas las superficies texturadas de las células solares de silicio utilizadas en las arquitecturas en tándem.
«No es polímero, sino moléculas más pequeñas, y la monocapa formada a partir de ellas es muy delgada. Esto, y el hecho de que la monocapa se forme al sumergir la superficie en la solución hace que este método sea mucho más barato que las alternativas existentes. Además, La síntesis de nuestro compuesto es un proceso mucho más corto que el del polímero que se usa generalmente en la producción de células solares de perovskita», dice Ernestas Kasparavičius, Ph.D. estudiante de la Facultad de Tecnología Química KTU.
El material sintetizado tenía que ser probado. El equipo de físicos de HZB en Berlín, Alemania, encabezado por el Dr. Steve Albrecht, en colaboración con el estudiante de doctorado de KTU, Artiom Magomedov, utilizó con éxito este nuevo material como capa de transporte de agujeros en las células solares de perovskite.
«En nuestro laboratorio en Kaunas, estudiamos el uso de moléculas auto-organizadas para formar la capa de electrodo tan delgada como 1-2 nm, cubriendo uniformemente toda la superficie. Durante mi pasantía en Berlín pude aplicar nuestro material y producir un El primer elemento solar en funcionamiento con solo un contacto selectivo de una sola capa de espesor», dice Magomedov, investigador de la Facultad de Tecnología Química de KTU.
Esta técnica de monocapa autoensamblable, logra un consumo de material extremadamente bajo y una alta eficiencia: La eficiencia de conversión de energía del elemento fue cercana al 18 por ciento, lo que es excepcionalmente alto para una nueva tecnología. Además, cuando la monocapa de autoensamblaje se utiliza como capa de transporte de orificios en las células de perovskita, no se necesitan aditivos para mejorar el rendimiento. Esto podría mejorar significativamente la vida útil de los elementos. Tras el éxito inicial, los científicos de KTU están sintetizando nuevos materiales para la formación de monocapas. Las primeras pruebas de los materiales optimizados en HZB llevaron a células con una eficiencia de más del 21 por ciento.
