Una estructura arquitectónica única permitió a los investigadores registrar una eficiencia estabilizada certificada del 24 por ciento bajo la iluminación de un sol, lo que la convierte en la más alta registrada de su tipo. La célula de alta eficiencia también conservó el 87 por ciento de su eficacia original tras 2.400 horas de funcionamiento a 55 grados Celsius.
En el artículo Surface Reaction for Efficient and Stable Inverted Perovskite Solar Cells, publicado en la revista Nature, los autores del nuevo desarrollo dan cuenta de su logro, para lo cual se centraron, fundamentalmente, en cómo aumentar la estabilidad de las estructuras cristalinas de perovskita, que son muy eficientes en la captura de la luz solar y su conversión en electricidad.
“Hay quien puede demostrar que las perovskitas tienen una gran estabilidad, pero la eficiencia es menor", afirma Kai Zhu, científico principal del Centro de Química y Nanociencia del NREL y uno de los autores del hallazgo. "Lograr alta eficiencia y alta estabilidad simultáneamente es el reto".
Para superarlo, los investigadores utilizaron una arquitectura invertida, en lugar de la arquitectura "normal" que hasta la fecha ha dado las mayores eficiencias. La diferencia entre ambos tipos viene definida por la forma en que se depositan las capas en el sustrato de vidrio. La arquitectura de perovskita invertida es conocida por su gran estabilidad e integración en células solares en tándem. El equipo dirigido por el NREL también añadió una nueva molécula, denominada 3-APy, a la superficie de la perovskita. La molécula reaccionó con el formamidinium (compuesto orgánico) de la célula para crear un campo eléctrico en la superficie de la capa de perovskita.
“Así logramos dar un enorme impulso no sólo a la eficiencia sino también la estabilidad de la célula", añadió Zhu. De acuerdo con los investigadores, la ingeniería reactiva de la superficie de 3-APy puede elevar la eficiencia de una célula invertida de menos del 23% a más del 25%. También señalaron que este nuevo enfoque es muy eficaz para mejorar significativamente el rendimiento de las células invertidas "hasta alcanzar nuevos niveles de eficiencia y fiabilidad operativa".
