Los científicos encuentran una forma de estabilizar un material prometedor para los paneles solares
Uno de los materiales más prometedores del mercado de la energía solar, la perovskita, es también el más frustrante. Un equipo de investigación sueco ha descubierto una posible solución a la inestabilidad ambiental de la perovskita, una alternativa al silicio que es barata y muy eficiente, pero que se degrada drásticamente cuando se expone a la humedad.
Esta imagen muestra la diferencia entre una célula solar de perovskita ordinaria, arriba, y una célula solar de perovskita con una fina capa molecular que repele el agua, abajo.
James Gardner/KTH Royal Institute of Technology
El equipo, del KTH Royal Institute of Technology de Estocolmo, ha desarrollado una nueva aleación sintética que aumenta la durabilidad de las células de perovskita al tiempo que preserva el rendimiento de la conversión energética. Los investigadores publicaron sus resultados en la revista Nature's Communications Materials.
"La perovskita suele disolverse inmediatamente al entrar en contacto con el agua", afirma el coautor James Gardner, investigador del KTH. "Hemos demostrado que nuestra perovskita aleada puede sobrevivir durante varios minutos completamente sumergida en el agua, lo que es más de 100 veces más estable que la perovskita sola". Es más, las células solares que hemos construido con el material conservan su eficiencia durante más de 100 días después de su fabricación."
Las perovskitas son una clase de materiales con una estructura cristalina específica, que recibe el nombre del mineral con esa estructura. En las células solares han demostrado su potencial de alto rendimiento -con eficiencias de conversión de energía de hasta el 25 por ciento- y, lo que es mejor, bajos costes de producción.
Sin embargo, estas células de película fina son muy sensibles a los elementos exteriores, lo que acelera su degradación y limita su viabilidad en un mercado solar en el que prácticamente todos los paneles se basan en el silicio.
El investigador del KTH James Gardner afirma que el trabajo de su equipo representa un paso hacia el desarrollo de un producto alternativo de perskovita más estable. Encapsularon una capa de perskovita que absorbe la luz con una capa de película de perskovita 2D que proporciona una cualidad repelente al agua gracias a la adición de iones de alquilamonio de cadena larga.
Los investigadores informan de que la eficiencia de conversión de energía de las células se redujo en un 20 por ciento después de seis meses a una humedad relativa del 25 al 80 por ciento; y podían estar completamente sumergidas en agua durante unos minutos antes de que comenzara la degradación.
Gardner afirma que el recubrimiento de perovskita 2D también mitiga las pérdidas de energía en la perovskita 3D que absorbe la luz, lo que conduce a una mejora del fotovoltaje. Los resultados indican que las perovskitas 2D basadas en cationes de alquilamonio de cadena larga pueden mejorar la estabilidad ambiental de las perovskitas basadas en 3D, sin que se produzca una pérdida significativa de rendimiento, y pueden dar lugar a células solares de perovskita de éxito comercial.
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