Un equipo de investigación dirigido por la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) ha desarrollado una interfaz de estructura quiral sin precedentes en células solares de perovskita, que aumenta la confiabilidad y la eficiencia de conversión de energía de esta tecnología solar de rápido avance y acelera su comercialización.
Una célula solar de perovskita (PSC) es un tipo de célula solar que contiene materiales compuestos de perovskita, que son baratos y fáciles de fabricar. A diferencia de las células solares de silicio convencionales que requieren costosos procesos de fabricación de alta temperatura y alto vacío, las perovskitas se pueden fabricar fácilmente en películas delgadas utilizando diversas técnicas de impresión a bajo costo. El rendimiento de los PSC ha aumentado rápidamente en los últimos años, pero todavía existen barreras importantes para su comercialización, especialmente en lo que respecta a sus diversos aspectos de estabilidad en condiciones del mundo real. Un desafío sobresaliente fue la adhesión insuficiente entre diferentes capas de células, lo que resultó en una confiabilidad interfacial limitada.
Para resolver este problema, el profesor ZHOU Yuanyuan, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Química y Biológica (CBE) de HKUST, y su equipo de investigación se inspiraron en la resistencia mecánica de los materiales quirales naturales y desarrollaron una interfaz estructurada quiral sin precedentes en PSC. , desbloquea una confiabilidad muy alta.
El equipo insertó una capa intermedia de estructura quiral basada en R-/S-metilbencilamonio entre el absorbente de perovskita y la capa de transporte de electrones para crear una heterointerfaz fuerte y elástica. Las células solares encapsuladas conservaron el 92 % de su eficiencia de conversión de energía inicial después de 200 ciclos entre -40 °C y 85 °C durante 1200 horas probadas según el estándar de células solares 61215 de la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC).
“Las interesantes propiedades mecánicas de los materiales quirales están relacionadas con el empaquetamiento helicoidal de sus subunidades, que se asemeja a un resorte mecánico”, afirma el primer autor de este trabajo. Duan Tianwei es actualmente profesor asistente de investigación en el Departamento CBE de HKUST y anteriormente becario postdoctoral del Consejo de Becas de Investigación. “La incorporación de una capa intermedia con estructura quiral en interfaces críticas de dispositivos hace que las células solares de perovskita sean más duraderas mecánicamente y adaptables en diversas condiciones operativas”, añadió.
“Este es realmente el comienzo de la comercialización de células solares de perovskita. Dada la alta eficiencia de estas células, si finalmente podemos superar el problema de confiabilidad, el mercado energético multimillonario será visible”, afirmó el profesor Zhu.
Estos avances son muy prometedores para el futuro de la energía solar. Con el potencial de una mayor confiabilidad y eficiencia de conversión de energía, los futuros paneles solares de perovskita pueden volverse más confiables en condiciones climáticas variables, asegurando una generación continua de energía durante períodos de tiempo prolongados.