Crédito: University College London
Una sal llamada tiocianato de guanidinio puede mejorar la eficiencia y la estabilidad de las células solares de perovskita, una nueva clase de semiconductores que podría hacer que la energía solar sea más barata y más poderosa, según los investigadores de UCL.
En un estudio publicado en el Revista de la American Chemical SocietyEl equipo mostró que el tiocianato de guanidinio puede frenar y controlar la forma en que se forman cristales de perovskita durante la fabricación, creando capas más suaves y uniformes. Esto ayuda a reducir los pequeños defectos en el material que puede obstaculizar el rendimiento y acortar la vida útil de una célula.
Las células de perovskita en tándem, es decir, dos o más capas de células solares apiladas entre sí, se consideran el futuro de la tecnología de energía solar ultraeficiente. Esto se debe a que cada capa se puede ajustar para absorber diferentes partes del espectro solar, lo que significa que pueden convertir más de esa luz en electricidad. El nuevo estudio utilizó perovskitas mixtas de hojalata, típicamente la capa inferior de las células apiladas.
El autor correspondiente, el Dr. Tom MacDonald (UCL Electronic & Electrical Engineering) dijo: “Nuestro enfoque proporciona una forma directa y efectiva de mejorar la calidad de perovskita durante la fabricación, entregando células solares que son de mayor rendimiento y requisitos clave más estables para el éxito comercial”.
En las pruebas, el equipo logró una eficiencia del 22.3% para este material, cerca de los mejores reportados para perovskitas de lata mixtas. A modo de comparación, las mejores células solares de silicio en el laboratorio han alcanzado alrededor del 27% de eficiencia, mientras que la mayoría de los paneles comerciales instalados en los tejados hoy ofrecen aproximadamente un 22%. Los dispositivos en tándem de Perovskite (es decir, el uso de más de una capa de células de perovskita) ya han superado el 30% en el laboratorio, destacando su potencial para lograr un cambio de paso en la generación de energía solar.
Uso de la sal según lo demostrado por el equipo de UCL para la capa inferior de células en tándem, ya sea tiocianato de guanidinio o potencialmente otro agente, probablemente aumentaría esta eficiencia del récord mundial.
Las células solares de perovskita ya son conocidas por su tolerancia a los defectos, pero reducir esos defectos en la medida de lo posible es clave para desbloquear eficiencias más altas y dispositivos de mayor duración. El aditivo de guanidinio funciona al dar a los investigadores un mayor control sobre el crecimiento de los cristales, lo que limita las imperfecciones que ocurren cuando el material se forma demasiado rápido.
Imágenes SEM de vista superior de (a) 0% GASCN y (b) 10% de películas de GASCN. Imágenes AFM topográficas de la vista superior de (c) 0% GASCN y (d) 10% de películas de GASCN. Imágenes AFM 3D de (E) 0% GASCN y (F) 10% de películas de GASCN. (G) Patrones XRD de 0 y 10% de películas de GASCN. (h) Aumento de los picos XRD en (002) (izquierda) y (004) (derecha) de películas GASCN 0 y 10%. (i) Los gráficos de Williamson -Hall utilizados para determinar el tamaño de microstrain y cristalitos para las películas de perovskita SN -PB con 0 y 10% de GASCN. Crédito: Revista de la American Chemical Society (2025). Doi: 10.1021/jacs.5c05772
El primer autor Yueyao Dong (UCL Electronic & Electrical Engineering) dijo: “Este trabajo nos dio una valiosa información sobre el proceso de formación de cristales. Al modularlo de manera controlada, pudimos crear películas de mayor calidad, un cambio que se traduce directamente en dispositivos más eficientes y duraderos”.
El coautor Dr. Chieh-Ting Lin (Universidad Nacional de Chung Hsing) agregó: “Abre la puerta para ajustar la estructura de las perovskitas para células solares en tándem de alto rendimiento, con el potencial de superar significativamente los límites de la eficiencia”.
Las células solares de perovskita han surgido en la última década como una alternativa líder a los paneles solares tradicionales a base de silicio. Al igual que el silicio, las perovskitas son semiconductores, materiales que pueden llevar a la electricidad bajo ciertas condiciones.
Una ventaja de los perovskitas es que se pueden hacer a bajas temperaturas utilizando procesos más simples e intensivos en energía. Esto los hace atractivos para la fabricación a gran escala y abre posibilidades para paneles solares livianos y flexibles.
Las células de perovskita también se pueden ajustar para capturar diferentes partes del espectro solar, lo que las hace ideales para las células solares en tándem. Las células en tándem pueden combinar perovskita con silicio para cosechar más luz solar, o ser configuradas como tándems de pinovskite, que ofrecen una mayor sintonización de recolección de luz y una mayor flexibilidad de fabricación.
Si bien las sales de guanidinio se han utilizado en la investigación de perovskita antes, este estudio proporciona una nueva visión de cómo influyen en la formación de cristales y cómo esto puede conducir a células solares más eficientes y estables. El trabajo se basa en investigaciones anteriores del equipo, publicado En letras de energía ACS, que mostraron que el guanidinio también puede ayudar a mejorar el transporte de carga y reducir el movimiento no deseado de los iones dentro de la célula.
A medida que crece la demanda de energía limpia, la capacidad de fabricar células solares de alta eficiencia y bajo costo a escala será crucial. Avances como estos podrían ayudar a superar los obstáculos restantes para comercializar la tecnología de perovskite, abriendo el camino para los paneles solares de próxima generación que son más eficientes, más duraderos y más asequibles.
Más información: Yueyao Dong et al, Modulación del crecimiento cristalino de perovskitas de haluro de haladero de estaño a través de un agente caotrópico, Journal of the American Chemical Society (2025). Doi: 10.1021/jacs.5c05772
Proporcionado por University College London
Cita: La sal simple podría ayudar a desbloquear células solares de perovskita más potentes (2025, 27 de agosto) recuperó el 27 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-simple-salt-powerful-perovskite-solar.html
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