Los integrantes de la familia de compuestos, incluyendo sintéticos, que tienen el mismo tipo de fórmula química básica (ABX₃, donde A y B son dos cationes y X es un anión, muchas veces un óxido) y estructura cristalina que el mineral perovskita CaTiO₃, se conocen como perovskitas. En esta estructura se pueden integrar muchos cationes diferentes, lo que permite el desarrollo de diversos materiales de ingeniería.

Las células solares de perovskitas podrían ser la alternativa a las de silicio cristalino comercializadas actualmente, ya que presentan ventajas importantes frente a los paneles convencionales, como una mayor eficiencia (superior al 25%) y un menor coste. Las células de perovskita se fabrican mediante un proceso de deposición y cristalización a partir de una disolución (en esencia, de la misma forma que se obtiene la sal en una salina), lo que resulta económicamente mucho más barato y menos contaminante que la purificación del silicio.

Pero existe un motivo por el que las perovskitas aun no han reemplazado al silicio comercialmente: su estabilidad. Es en esta área donde actualmente se concentra la investigación científica.

Un equipo de investigadores de la Universidad de Oxford liderados por Henry Snaith (Universidad de Oxford, Reino Unido) y Juan Luis Delgado (Ikerbasque, POLYMAT y la Universidad del País Vasco, España) han unido fuerzas para investigar la utilización de aditivos de última generación para obtener células solares de alta eficiencia y estabilidad.

En los últimos tres años varios grupos de investigación han descrito células solares de perovskitas altamente eficientes mediante la incorporación de una pequeña cantidad de aditivo (dicloruro de metilendiamonio) hasta lograr la mayor eficiencia certificada hasta ahora para células solares de perovskitas (25,7% PCE). El equipo de investigación ha explorado los mecanismos tras este logro y cómo afecta el aditivo a la estabilidad. Para ello se ha centrado en el papel del aditivo durante el crecimiento de los cristales de la perovskita. Ha encontrado que este aditivo se descompone en el tiempo a formas químicas más estables que confieren una estabilidad mejorada a la perovskita (>1 año expuesta al aire).

Estos resultados tendrán consecuencias directas para el futuro desarrollo de dispositivos fotovoltaicos de perovskitas estables y de alta eficiencia.

Para saber más:

Paneles solares orgánicos…y de colores
Materiales tipo perovskita como contacto en pilas de combustible de óxido sólido

Referencia:

Elisabeth A. Duijnstee, Benjamin M. Gallant, Philippe Holzhey, Dominik J. Kubicki, Silvia Collavini, Bernd K. Sturdza, Harry C. Sansom, Joel Smith, Matthias J. Gutmann, Santanu Saha, Murali Gedda, Mohamad I. Nugraha, Manuel Kober-Czerny, Chelsea Xia, Adam D. Wright, Yen-Hung Lin, Alexandra J. Ramadan, Andrew Matzen, Esther Y.-H. Hung, Seongrok Seo, Suer Zhou, Jongchul Lim, Thomas D. Anthopoulos, Marina R. Filip, Michael B. Johnston, Robin J. Nicholas, Juan Luis Delgado, and Henry J. Snaith (2023) Understanding the Degradation of Methylenediammonium and Its Role in Phase-Stabilizing Formamidinium Lead Triiodide J. Am. Chem. Soc.https://doi.org/10.1021/jacs.3c01531

Edición realizada por César Tomé López a partir de materiales suministrados por UPV/EHU Komunikazioa