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Las células solares de perovskita alcanzan el 26% tras una corrección química de la interf
Una nueva estrategia con ligandos bidentados elevó la eficiencia de células solares de perovskita n-i-p al 26.19% y mantuvo más del 80% del rendimiento tras 1,000 horas a 75°C.
Imagen: TechXplore
Las células solares de perovskita han superado el 26% de eficiencia en un nuevo estudio de una colaboración internacional liderada por equipos del Helmholtz Zentrum Berlin, la Universidad de Purdue y la Universidad de Emory. Los investigadores informan una eficiencia de conversión de potencia del 26.19% en una arquitectura n-i-p, junto con una eficiencia estabilizada del 25.65% y una mayor durabilidad frente a estrés térmico y lumínico.
El trabajo, publicado en el Journal of the American Chemical Society, aborda un problema persistente en la fotovoltaica de perovskita: yoduro de plomo residual (PbI₂) en la superficie tras la formación de la película. Mientras que algo de PbI₂ puede ayudar durante la cristalización, parches residuales desiguales en la interfaz final pueden crear variaciones locales del potencial superficial, atrapar portadores de carga y aumentar la recombinación no radiativa.
La solución del equipo fue una nueva clase de ligandos moleculares bidentados diseñados para unirse selectivamente al PbI₂ residual mediante dos sitios ancla. Según los investigadores, eso permite que las moléculas reconstruyan el PbI₂ residual en estructuras de coordinación PbI₆ más estables y electrónicamente favorables sin alterar el absorbente perovskita tridimensional subyacente. La molécula de mejor rendimiento, MeXT, produjo una superficie electrónica mucho más uniforme, reduciendo el desorden interfacial y las pérdidas de voltaje mientras mejoraba el transporte de carga hacia la capa transportadora de huecos.
El mejor dispositivo entregó:
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- 26.19% de eficiencia
- 1.198 V de voltaje de circuito abierto
- 83.2% de factor de llenado
- 26.28 mA cm⁻² de densidad de corriente de cortocircuito
Bajo estrés combinado de luz y temperatura a 75°C (167°F), los dispositivos tratados conservaron más del 80% de su eficiencia inicial después de 1,000 horas.
Una parte clave del estudio provino del uso por parte del equipo de HZB de mediciones transitorias y espacialmente resueltas de fotovoltaje de superficie, que mostraron cómo el tratamiento molecular cambió la separación y extracción de cargas en la interfaz. En lugar de limitarse a pasivar defectos, el tratamiento optimizado alteró la selectividad de carga en sí: las superficies mal tratadas mostraron acumulación y atrapamiento de electrones, mientras que el enfoque bidentado suprimió esas vías y promovió la acumulación y extracción de huecos.
El grupo afirma que esto apunta a una regla de diseño más amplia para construir interfaces electrónicamente homogéneas mediante coordinación química selectiva. También alimenta el siguiente paso del HZB: una línea completamente robotizada para la preparación, caracterización y optimización de células solares en HySPRINT, que se instalará en los próximos tres meses. La plataforma tiene la intención de acelerar la optimización experimental aproximadamente por un factor de 10, con las primeras fotos y vídeos del nuevo laboratorio robótico previstos para septiembre y octubre de 2026.
Frontier Editor
Dan is our resident futurist, covering electric mobility, space exploration, and the smart home. He's interested in atoms just as much as bits. Whether it's a new battery chemistry, a reusable rocket, or a protocol that finally makes IoT devices talk to each other, Dan breaks down the engineering that pushes humanity forward.
vía TechXplore
