Estrategias potenciales procesables para soluciones para el crecimiento de interfaces CI LD en perovskitas 3D. Crédito: Nature Energy (2025). Doi: 10.1038/s41560-025-01815-8
Los sistemas tecnológicos que pueden convertir la luz solar en electricidad se encuentran entre las soluciones de energía limpia más prometedora y ampliamente adoptadas en todo el mundo. Si bien las células solares basadas en silicio existentes ya han logrado un rendimiento notable, los ingenieros de energía han estado trabajando para desarrollar otras tecnologías fotovoltaicas que podrían ser aún más duraderas, eficientes y asequibles.
Un tipo emergente de células solares que podrían fabricarse a un costo más bajo, al tiempo que conservan buenas eficiencias, son aquellas basadas en una clase de materiales con una disposición característica de átomos, conocida como perovskitas. Se ha encontrado que estas células, conocidas como células solares de perovskita (PSC), alcanzan una eficiencia de conversión de alta potencia y se basan en materiales que podrían ser más fáciles de sintetizar en comparación con las obleas de silicio.
A pesar de su potencial, las PSC aún enfrentan limitaciones considerables que hasta ahora han evitado su despliegue y comercialización generalizados. En particular, se ha encontrado que mejorar la eficiencia de estas células afecta negativamente su estabilidad con el tiempo, y viceversa.
Investigadores de la Universidad Tecnológica de Nanyang introdujeron recientemente una estrategia que podría ayudar a superar la compensación entre la eficiencia y la estabilidad que influyen en el desarrollo de PSC. Su enfoque propuesto, descrito en un artículo publicado En la energía de la naturaleza, tiene como objetivo mejorar el crecimiento de interfaces halogenometalato de baja dimensión (CI LD) químicamente inerte, las capas límite dentro de las células solares que están hechas de compuestos de halógeno metálico y pueden proteger las capas de perovskita de la degradación, mejorar su estabilidad con el tiempo.
“Las interfaces halogenometaladas CI LD que incorporan cationes voluminosos de baja reactividad podrían abordar la compensación entre eficiencia y estabilidad en células solares de perovskita (PSC)”, escribieron Haixia Rao, Senyun Ye y sus colegas en su artículo.
“Sin embargo, su formación se ve obstaculizada por la baja reactividad de sus cationes voluminosos y restricciones de solubilidad de sus precursores en solventes ortogonales compatibles con las perovskitas subyacentes. Introducimos una estrategia de crecimiento plantador selectivo que aprovecha el proceso de intercambio de LD metaestable convencional como plantillas como plantillas para impulsar el crecimiento de más estables interfaces de interfaces de caciones orgánicas”. “
Las interfaces halogenometalato de CI LD son esencialmente capas en una interfaz entre los materiales de perovskita dentro de las células solares que son químicamente inertes, lo que significa que resisten las reacciones químicas indeseables que pueden provocar la degradación de los materiales perovskite. Rao, Ye y sus colegas idearon un nuevo enfoque de dos pasos para hacer crecer de manera confiable estas interfaces.
En primer lugar, cultivaron una interfaz metaestable de baja dimensión, una versión de esta capa que se forma fácilmente pero que aún no es tan estable como a uno le gustaría que fuera. Posteriormente, mejoran esta interfaz inicial a través de un proceso conocido como intercambio de cationes orgánicos, que reemplaza los cationes inicialmente formados con los más voluminosos y más estables.
Los investigadores utilizaron su estrategia para cultivar interfaces halogenometalato de CI LD en PSC reales y luego evaluaron las células resultantes en una serie de pruebas. Se descubrió que las células alcanzan una eficiencia prometedora de conversión de potencia, al tiempo que conservan un buen rendimiento después de operar durante más de un mes.
“Nuestros PSC prototipo logran eficiencias de 25.1% en un área activa de 1.235 cm2, entre el más alto reportado para las PSC de 1 cm2”, escribieron los autores.
“Los PSC retienen más del 93% y el 98% de su eficiencia inicial después de 1,000 h de operación y 1,100 h de envejecimiento térmico a 85 ° C, respectivamente. La versatilidad de esta estrategia desbloquea el acceso a las interfaces de CI ld, allanando el desarrollo de PSC más eficientes y estables”.
La nueva estrategia de crecimiento propuesta por este equipo de investigación pronto podría mejorarse y utilizarse para fabricar otras PSC. En el futuro, podría contribuir a la realización de fotovoltaicos basados en perovskitas de bajo costo y de bajo costo que funcionan bien durante períodos de tiempo más largos.
Escrito para usted por nuestro autor Ingrid Fadellieditado por Gaby Clarky verificado y revisado por Robert Egan—Este artículo es el resultado de un trabajo humano cuidadoso. Confiamos en lectores como usted para mantener vivo el periodismo científico independiente. Si este informe le importa, considere un donación (especialmente mensual). Obtendrá una cuenta sin anuncios como agradecimiento.
Más información: Haixia Rao et al, Crecimiento de plantillas selectivas de interfaces de baja dimensión químicamente inertes para células solares de perovskita, energía natural (2025). Dos: 10.1038/s41560-025-01815-8.
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Cita: La estrategia de crecimiento mejora la eficiencia y la estabilidad de las células solares de perovskita (2025, 28 de agosto) recuperada el 28 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-Growth-Strategy-Eficiencia-estabilidad-perovskite.html
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