El equipo de NTU encuentra una nueva forma de hacer que las células de perovskita sean más ecológicas

La investigación dirigida por científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur (NTU Singapur) anunció los hallazgos del uso de metales no tóxicos con un nuevo enfoque para fabricar la capa de recubrimiento de las células solares de perovskita, lo que hace que las células sean más respetuosas con el medio ambiente y mantengan una alta eficiencia de conversión.

Desde que se publicó la primera celda solar basada en perovskita en 2009, los científicos se han esforzado por descubrir nuevos materiales y técnicas de fabricación para mejorar la eficiencia y la estabilidad de las celdas de perovskita.

Otra causa que dificulta la comercialización es el impacto ambiental de los elementos tóxicos en las células. Las perovskitas pueden descomponerse cuando reaccionan con la humedad y el oxígeno, se exponen a la luz y el calor o se usan durante un tiempo prolongado. Cuando la celda se daña o se desecha, el plomo de metal pesado tóxico del material de perovskita y la capa de protección (que recubre la capa de perovskita para proteger la celda del estrés ambiental y aumentar su rendimiento) puede amenazar el medio ambiente.

Los científicos de NTU Singapur descubrieron que un compuesto a base de zinc PEA2ZnX4 sintetizado utilizando un nuevo enfoque llamado método de precursor completo (FP) puede crear una capa de recubrimiento sin plomo para la célula de perovskita.

Cuando se aplica el método tradicional de medio precursor (HP), existe la necesidad de extraer iones de plomo de la capa de perovskita subyacente para formar la capa protectora. Sin embargo, con el método FP, los químicos en la solución del compuesto pueden reaccionar entre sí directamente en la superficie de la capa de perovskita, siendo más efectivos.

Usando el método FP, los científicos crearon un prototipo de celda de perovskita de 1 pulgada por 1 pulgada cubierta con el compuesto a base de zinc. Después de ser examinado con microscopía electrónica y espectroscopía, encontraron que la capa de recubrimiento a base de zinc no afectaba las propiedades eléctricas de la capa de perovskita subyacente mientras ayudaba a cubrir los defectos en la superficie de la capa de perovskita y mejoraba sus capacidades de captación de luz. En experimentos con luz solar simulada, la celda prototipo podría convertir el 24,1% de la luz en electricidad, cerca del récord más alto logrado por las celdas solares de perovskita hasta la fecha.

Los científicos también dicen que el nuevo método contribuye a los esfuerzos para hacer que la capa de perovskita sea más ecológica, estable y eficiente, ya que no requiere extraer iones de plomo de la capa de perovskita para hacer la capa de cobertura tradicional a base de plomo, lo que abre nuevas oportunidades para la aplicación de otros materiales para reformar tanto la capa de perovskita como la de recubrimiento optimiza el rendimiento general de la celda.

El Instituto de Investigación e Ingeniería de Materiales (IMRE) de la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación (A*STAR) de Singapur también participó en la investigación.

Los detalles del estudio se pueden encontrar en Nature Energy en febrero de 2023. Los científicos están trabajando para ampliar el método para fabricar células de tamaño completo.

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