martes, abril 16, 2024

Un nuevo diseño resuelve la estabilidad y eficiencia de las células fotovoltaicas de perovskita tras 1.000 horas bajo estrés

Investigadores de la EPFL y la Universidad Northwestern presentan un diseño innovador para células solares de perovskita, creando una de las PSC más estables con una eficiencia de conversión de energía superior al 25 %, allanando el camino para una futura comercialización.

Aumenta el rendimiento de la fotovoltaica de perovskita de arquitectura invertida

Un fotovoltaico de perovskita estable, capaz de mantener su rendimiento inicial incluso tras 1.000 horas de exposición a un clima cálido y húmedo. Este era el objetivo al que aspiraba un equipo de científicos de la EPFL y la Northwestern University.

Lo consiguieron gracias al innovador diseño desarrollado por el equipo, que no sólo dio como resultado un gran rendimiento de conversión del 25,3%, sino que además fue capaz de mantenerlo incluso a altas temperaturas y con un 50% de humedad.

La investigación se centró en el uso de la arquitectura invertida, llamada así porque el orden de las capas de extracción de carga depositadas sobre el sustrato está literalmente invertido. Esta estructura es conocida por su gran estabilidad, pero no suele alcanzar los niveles de eficiencia de la arquitectura estándar. El equipo introdujo una monocapa molecular única que puede recubrir de forma espontánea y uniforme la superficie irregular del sustrato y extraer selectivamente portadores de carga positivos.

Fotovoltaica de perovskita eficiente y estable.

El nuevo diseño resuelve el problema de la aglomeración molecular (que daría lugar a una distribución no homogénea en superficies estructuradas) mediante un método de pasivación «física». En concreto, los investigadores añadieron una molécula especial llamada ácido 3-mercaptopropiónico (3-MPA) a la monocapa autoensamblada que mejora el contacto entre el material de perovskita y el sustrato estructurado de la célula solar, optimizando el rendimiento y la estabilidad.

El nuevo diseño mejoró la absorción de la luz al minimizar las pérdidas de energía en la interfaz entre las capas, lo que condujo a una eficiencia de conversión del 25,3% en condiciones de laboratorio. En términos de estabilidad, el fotovoltaico de perovskita con arquitectura invertida mostró una notable resistencia.

El dispositivo conservó el 95% de su rendimiento inicial incluso después de estar sometido a 65°C y 50% de humedad relativa durante más de 1.000 horas. «Este nivel de estabilidad, combinado con una eficiencia tan alta, no tiene precedentes en el campo de la fotovoltaica de perovskita«.

Vía actu.epfl.ch

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