Científicos de la Universidad de Rice dan un impulso a la estabilidad de la perovskita con el uso de indio y bromo

Mediante el uso estratégico de los elementos indio y bromo para reemplazar parte del plomo en las perovskitas, el científico de materiales de la Universidad de Rice, Jun Lou y sus colegas de la Escuela de Ingeniería de Brown dicen que están en mejores condiciones para diseñar los defectos en las células solares de yoduro de plomo y cesio que afectan la brecha de banda del compuesto, una propiedad crítica en la eficiencia de la célula solar.

Como beneficio adicional, las células recién formuladas del laboratorio pueden fabricarse al aire libre y durar meses en lugar de días con una eficiencia de conversión solar ligeramente superior al 12%.

"Desde nuestra perspectiva, esto es algo nuevo y creo que representa un avance importante", dijo. “Esto es diferente a las perovskitas tradicionales de las que la gente ha estado hablando durante 10 años: los híbridos inorgánicos-orgánicos que le brindan la mayor eficiencia hasta ahora registrada, alrededor del 25%. Pero el problema con ese tipo de material es su inestabilidad”.

"Los ingenieros están desarrollando capas de protección y elementos para proteger esos materiales preciosos y sensibles del medio ambiente", dijo Lou. “Pero es difícil hacer una diferencia con los propios materiales intrínsecamente inestables. Es por eso que nos propusimos hacer algo diferente".

El investigador postdoctoral y autor principal de Rice, Jia Liang, y su equipo construyeron y probaron células solares de perovskita de cesio inorgánico, plomo y yoduro, las mismas células que tienden a fallar rápidamente debido a defectos. Pero al agregar bromo e indio, los investigadores pudieron eliminar defectos en el material, elevando la eficiencia por encima del 12% y el voltaje a 1.20 voltios.

Como beneficio adicional, el material demostró ser excepcionalmente estable. Las células se prepararon en condiciones ambientales, resistiendo la alta humedad de Houston, y las células encapsuladas permanecieron estables en el aire durante más de dos meses, mucho mejor que los pocos días que duraron las células simples de yoduro de plomo y cesio.

"La mayor eficiencia para este material puede ser de aproximadamente el 20%, y si podemos llegar allí, puede ser un producto comercial", dijo Liang. “Tiene ventajas sobre las células solares basadas en silicio porque la síntesis es muy barata, está basada en soluciones y es fácil de ampliar. Básicamente, simplemente lo extiendes sobre un sustrato, lo dejas secar y tienes tu célula solar".