Las células solares hechas de perovskitas de haluro metálico logran altas eficiencias y su producción a partir de tintas líquidas requiere solo una pequeña cantidad de energía. Un equipo dirigido por la Prof. Dra. Eva Unger en Helmholtz-Zentrum Berlin está investigando el proceso de producción. En la fuente de rayos X BESSY II, el grupo ha analizado la composición óptima de las tintas precursoras para la producción de películas delgadas de perovskita FAPbI3 de alta calidad mediante recubrimiento por ranura. Las células solares producidas con estas tintas se probaron en condiciones reales en el campo durante un año y se ampliaron al tamaño de un minimódulo.

Las perovskitas de haluro metálico se consideran una clase de materiales particularmente prometedora y de bajo costo para los módulos solares de próxima generación. Las células solares de perovskita se pueden producir con procesos de recubrimiento utilizando tintas líquidas hechas de materiales precursores y varios solventes. Después del recubrimiento, los solventes se evaporan y las perovskitas cristalizan para formar una capa más o menos homogénea.

Opciones para escalar

El equipo de la Prof. Dra. Eva Unger en Helmholtz-Zentrum Berlin tiene una amplia experiencia en métodos de procesamiento basados ​​en soluciones y está investigando opciones para aumentar la escala. « La energía fotovoltaica de perovskita es la mejor tecnología fotovoltaica procesable en solución disponible », dice Eva Unger, « pero apenas estamos comenzando a comprender cómo la compleja interacción de los componentes del solvente afecta la calidad de las capas de perovskita ».

Variaciones de viscosidad

Esto se debe a que cuando las capas de perovskita de haluro se recubren en superficies grandes, pueden ocurrir faltas de homogeneidad no deseadas, por ejemplo, las llamadas estructuras de nervaduras. « Al variar la viscosidad de la tinta, estos efectos pueden minimizarse », dice Jinzhao Li, quien está haciendo su doctorado con Unger. En BESSY II, ha investigado cómo las diferentes combinaciones de disolventes afectan a la cristalización de las películas de perovskita. Las mejores células solares de perovskita pin-FAPbI3 alcanzan así una eficiencia certificada del 22,3 % a escala de laboratorio. Jinzhao Li también produjo minimódulos solares (área activa de 12,6 cm2) con colegas del laboratorio de innovación HySPRINT y PVcomB, que lograron eficiencias de alrededor del 17 %.

Prueba al aire libre durante un año.

El equipo de la Dra. Carolin Ulbrich probó las células solares optimizadas en las instalaciones de prueba al aire libre de PVcomB durante todo un año : en el proceso, la eficiencia se mantuvo casi estable en invierno y primavera, y solo disminuyó en los meses más cálidos del verano. « Estas pruebas de módulos más grandes en condiciones reales nos brindan información valiosa sobre los mecanismos de degradación para luego mejorar aún más la estabilidad a largo plazo de la energía fotovoltaica de perovskita de haluro », dice Eva Unger.