La célula solar de perovskita supera a las células solares de silicio

Este nuevo prototipo de célula solar totalmente de perovskita registra una eficiencia de conversión de energía del 27,4% y puede adoptarse ampliamente a nivel mundial, ya que también ofrece costos de fabricación más bajos.

Este prototipo de célula solar en tándem totalmente de perovskita mide un centímetro cuadrado y tiene una eficiencia de conversión de energía del 27,4%, que es más alta de lo que es posible actualmente con las células solares de silicio tradicionales de unión única. Crédito: Aaron Demeter / Ingeniería de la Universidad de Toronto

Investigadores de la Universidad de Ingeniería de Toronto, la Universidad Northwestern y la Universidad de Toledo han desarrollado una célula solar en tándem totalmente de perovskita con una eficiencia extremadamente alta y un voltaje récord. Este nuevo prototipo demuestra el potencial para superar los límites clave asociados con las células solares de silicio tradicionales, al mismo tiempo que ofrece un menor costo de fabricación.

A diferencia de las celdas solares tradicionales que están hechas de obleas de silicio de pureza extremadamente alta, las celdas solares de perovskita están construidas con cristales de tamaño nanométrico que se pueden dispersar en un líquido y recubrir por rotación sobre una superficie utilizando materiales de bajo costo y bien establecidos. tecnicas «En nuestra celda, la capa superior de perovskita tiene una banda prohibida más amplia, que absorbe bien la parte ultravioleta del espectro, así como algo de luz visible», dice Chongwen Li, investigador postdoctoral en el laboratorio de Sargent.

El diseño en tándem permite que la celda produzca un voltaje de circuito abierto muy alto, lo que a su vez mejora su eficiencia. Pero la innovación clave se produjo cuando el equipo analizó la interfaz entre la capa de perovskita, donde la luz se absorbe y se transforma en electrones excitados, y la capa adyacente, conocida como capa de transporte de electrones. “Los electrones excitados se movían fácilmente hacia la capa de transporte de electrones, pero en otras, simplemente se recombinaban con los huecos que dejaban atrás. Esos electrones se estaban perdiendo en el circuito”.

Para eliminar esta pérdida, los investigadores recubrieron una sustancia conocida como 1,3-propanodiamonio (PDA) sobre la superficie de la capa de perovskita. «Cuando añadimos el revestimiento, obtuvimos una alineación energética mucho mejor de la capa de perovskita con la capa de transporte de electrones, y eso condujo a una gran mejora en nuestra eficiencia general», dijo el becario postdoctoral Hao Chen, otro de los coautores principales.

Esta celda prototipo mide un centímetro cuadrado de área y produce un voltaje de circuito abierto de 2,19 electronvoltios, que es un récord para las celdas solares en tándem de perovskita. Su eficiencia de conversión de energía se midió en 27,4%, que es más alta que el récord actual de las células solares de silicio de unión simple tradicionales.




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