Los físicos de los EE. UU. superaron un obstáculo importante que se interponía en el camino de la comercialización de células solares creadas con perovskitas de haluro como un reemplazo de silicio de menor costo y mayor eficiencia al generar electricidad a partir del sol.

Publicado en la revista Science, la investigación de energía limpia dirigida por la Universidad de Toledo en colaboración con la Universidad de Washington, la Universidad de Toronto, la Universidad Northwestern y los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales resolvió el problema con la durabilidad de las células solares de perovskita. llevando la tecnología un paso más cerca de alimentar paneles solares en el mercado de consumo.

La tecnología debe sobrevivir durante décadas al aire libre en todo tipo de clima y temperatura sin corroerse ni romperse.

« Este desafío ya no es un obstáculo para desplegar el potencial de las células solares de perovskita », dijo Yan. « Nuestro trabajo innovador mejoró la estabilidad del dispositivo y presenta formas de lograr el éxito después de una década de investigación y desarrollo ».

El equipo descubrió el ingrediente que mejora la adherencia y la dureza mecánica.

Usaron lo que se llama iluminación de un sol, que es equivalente a la luz solar exterior.

« Las moléculas de base de Lewis que contienen fosfina con dos átomos donantes de electrones tienen una fuerte unión con la superficie de perovskita », dijo Yan. « Vimos los sólidos efectos beneficiosos sobre la calidad de la película de perovskita y el rendimiento del dispositivo cuando tratamos las células solares de perovskita con DPPP ».

« DPPP también es un producto comercializado con bajo costo y fácil acceso, lo que lo hace adecuado para la comercialización de células solares de perovskita », dijo el Dr. Zhaoning Song, profesor asistente de investigación en el laboratorio de Yan en UToledo y uno de los autores del nuevo papel.

Los investigadores dicen que el siguiente paso para hacer avanzar la tecnología es emplear sus hallazgos para hacer que los paneles de perovskita sean estables.

El Dr. Chongwen Li, el primer autor del estudio y ex alumno de UToledo, trabajó con Yan como estudiante de posgrado. Li obtuvo su Ph.D. en física de la UToledo en 2020. Es investigador postdoctoral en la Universidad de Toronto.

« Continuar explotando la potencialidad en la estabilidad de las células solares de perovskita es una prioridad crucial para la descarbonización en curso de la economía mundial », dijo Li. « Después de la demostración exitosa de DPPP sobre la mejora de la estabilidad de las células solares de perovskita, lo estamos aplicando más a los paneles solares de perovskita de gran área y avanzando el dispositivo prototipo hacia la comercialización ».

UToledo ha sido pionera en investigación y desarrollo de energía solar durante más de 30 años.

Ha pasado una década desde que el equipo de Yan en UToledo identificó las propiedades ideales de las perovskitas, materiales compuestos con una estructura cristalina especial formada a través de la química, y comenzó a centrar sus esfuerzos en unir dos células solares diferentes para aumentar la energía eléctrica total generada mediante el uso de dos partes diferentes del espectro solar.

En noviembre, un equipo de científicos de UToledo, la Universidad de Toronto y la Universidad Northwestern colaboraron para crear una celda solar en tándem totalmente de perovskita con un voltaje récord. La investigación fue publicada en la revista Nature.

El Centro Wright para la Innovación y Comercialización Fotovoltaica se creó en UToledo en 2007 para apoyar la investigación y fabricación de energía solar con $18,6 millones en apoyo del Departamento de Desarrollo de Ohio, junto con contribuciones equivalentes de $30 millones de agencias federales, universidades y socios industriales.