Investigadores de la Universidad de Toronto y la Universidad de Kentucky han mejorado la estabilidad de las células solares de perovskita utilizando anilinio fluorado, mejorando la eficiencia y la vida útil.

Las células solares de perovskita (PSC) han atraído un interés considerable debido a sus impresionantes eficiencias de conversión de energía y procesamiento de soluciones rentables. Sin embargo, mantener su estabilidad a temperaturas elevadas ha sido un gran obstáculo. Las interfaces entre las diversas capas de PSC son vulnerables a la degradación, lo que genera pérdidas de energía y reduce el rendimiento general.

Investigadores de la Universidad de Toronto y la Universidad de Kentucky han encontrado un enfoque para mitigar la degradación de las PSC en condiciones de alta temperatura. Descubrieron que la incorporación de anilinios fluorados, un grupo de compuestos comúnmente utilizados en productos farmacéuticos, agroquímicos y ciencia de materiales, puede reducir de manera efectiva los efectos nocivos que sufren las PSC.

Los investigadores incorporaron anilinio fluorado durante la pasivación interfacial en la fabricación de PSC, mejorando la estabilidad y el rendimiento. La pasivación minimiza los defectos, reduce la recombinación y mejora la eficiencia. La adición de anilinios fluorados mejoró la estabilidad del PSC al evitar la intercalación progresiva del ligando. Esto detuvo la penetración continua de moléculas de ligando entre las capas de perovskita, preservando la integridad del cristal y evitando la degradación, manteniendo así un rendimiento óptimo de PSC.

Con este enfoque, los científicos lograron una eficiencia de conversión de energía de estado casi estacionario certificada del 24,09 % para los PSC de estructura invertida. En las pruebas, un PSC encapsulado alojado en un recinto protector se desempeñó notablemente bien operando con la máxima generación de energía durante 1560 horas (~65 días). Este excelente rendimiento se observó en condiciones desafiantes de temperatura de 85 °C, 50 % de humedad relativa e iluminación de 1 sol, lo que representa la intensidad típica de la luz solar durante las condiciones despejadas normales del mediodía. El dispositivo mantuvo su funcionalidad y eficiencia durante todo el período de prueba, demostrando su notable durabilidad y confiabilidad.

Este estudio representa un avance significativo en la estabilidad de PSC y proporciona una solución prometedora para mejorar el rendimiento, la vida útil y la confiabilidad de estas células solares en entornos de alta temperatura. Los hallazgos nos acercan un paso más a la adopción generalizada de esta buena tecnología fotovoltaica a escala de teravatios, que ofrece un inmenso potencial para la generación de energía sostenible.

Referencia: So Min Park et al, la reactividad del ligando de ingeniería permite el funcionamiento a alta temperatura de células solares de perovskita estables, Ciencia (2023). DOI: 10.1126/ciencia.adi4107. www.science.org/doi/10.1126/science.adi4107