a) esquema de nuestra estructura PSC NIP de banda ancha y el proceso de preparación; RBCL se pasivó en la parte superior de las películas de SNO2, DMOAI se disolvió en el precursor y PeACL se pasivó en la parte superior de las películas delgadas de perovskite. B) Estructura química de los tres pasivadores utilizados en este estudio (PEACL, DMOAI y RBCL). C) Patrones XRD de las películas de control y objetivo. D) Patrones XRD ampliados de (110), (220) y (310) planos de control y películas objetivo. E) gráficos TAUC derivados de los espectros de absorción UV -vis de las películas de control y objetivo. Crédito: Materiales funcionales avanzados (2025). Doi: 10.1002/adfm.202502152
Un equipo internacional dirigido por los investigadores de UCL ha desarrollado nuevas células solares duraderas capaces de cosechar eficientemente la energía de la luz interior, lo que significa que dispositivos como teclados, controles remotos, alarmas y sensores pronto podrían estar libres de batería.
El equipo usó un material llamado perovskite, que se usa cada vez más en paneles solares al aire libre, y a diferencia de los paneles solares tradicionales a base de silicio, tiene el potencial de usarse en interiores, así como su composición se puede ajustar para absorber mejor las longitudes de onda específicas de la luz interior.
Sin embargo, un gran inconveniente de perovskita es que contiene pequeños defectos en su estructura cristalina, conocida como trampas, que pueden hacer que los electrones se atascen antes de que su energía pueda aprovecharse. Estos defectos no solo interrumpen el flujo de electricidad sino que también contribuyen a la degradación del material con el tiempo.
En un estudio publicado En la revista avanzada de materiales funcionales, el equipo describe cómo utilizaron una combinación de productos químicos para reducir estos defectos, lo que potencialmente hace que los paneles solares de perovskita cubieran los paneles solares.
Los fotovoltaicos de perovskita que diseñaron, dice el equipo, son aproximadamente seis veces más eficientes que las mejores células solares cubiertas disponibles comercialmente. Son más duraderos que otros dispositivos de perovskite y podrían usarse durante unos cinco años o más, en lugar de solo unas pocas semanas o meses.
El autor principal, el Dr. Mojtaba Abdi Jalebi, profesor asociado del Instituto de Discovery de Materiales de la UCL, dijo: “Miles de millones de dispositivos que requieren pequeñas cantidades de energía dependen de los reemplazos de baterías, una práctica insostenible. Este número crecerá a medida que se expande el Internet de las cosas.
“Actualmente, las células solares que capturan energía a partir de la luz interior son costosas e ineficientes. Nuestras células solares de perovskita de perovskita especialmente diseñadas pueden recolectar mucha más energía que las células comerciales y son más duraderas que otros prototipos. Al allanar el camino para la electrónica alimentada por la luz ambiental que ya está presente en nuestras vidas.
“Actualmente estamos en conversaciones con socios de la industria para explorar estrategias de ampliación y despliegue comercial. La ventaja de las células solares de perovskita en particular es que son de bajo costo; usan materiales que abundan en la Tierra y solo requieren un procesamiento simple. Se pueden imprimir de la misma manera que un periódico”.
El profesor asociado Mojtaba Abdi-Jalebi y el candidato de doctorado simulando Huang con paneles de sus células solares optimizadas para la luz interior. Crédito: James Tye
Un problema en las células solares de perovskita anteriores fue una alta densidad de trampa en el material y sus interfaces con capas de recolección de carga, lo que interrumpió el flujo de carga y provocó que la energía se perdiera como calor.
El equipo de investigación introdujo un cloruro químico de rubidio, que alentó un crecimiento más homogéneo de cristales de perovskita con cepas mínimas, reduciendo la densidad de estas trampas.
Se agregaron otros dos productos químicos para estabilizar dos tipos de iones (iones de yoduro y bromuro), evitando que se separen y se agrupen en diferentes fases, lo que degrada el rendimiento de la célula solar con el tiempo, nuevamente al interrumpir el flujo de carga a través del material.
El autor principal Siming Huang, un Ph.D. El estudiante del Instituto de Discovery de Materiales de UCL dijo: “La célula solar con estos pequeños defectos es como un pastel cortado en pedazos. A través de una combinación de estrategias, hemos vuelto a unir este pastel nuevamente, permitiendo que la carga pase más fácilmente. Los tres ingredientes que agregamos tuvieron un efecto sinérgico, produciendo un efecto combinado mayor que la suma de las partes”.
El equipo descubrió que sus células solares convirtieron el 37,6% de la luz interior (a 1,000 lux, equivalente a una oficina bien iluminada) en electricidad, un récord mundial para este tipo de células solares optimizadas para la luz interior, es decir, con una banda de banda de 1.75 eV (voltios electrones).
Los investigadores también probaron las células solares para ver qué tan bien resistieron la degradación con el tiempo.
Después de más de 100 días, las células recién diseñadas retuvieron el 92% de su rendimiento, en comparación con un dispositivo de control (perovskita cuyas fallas no se habían reducido) que retuvo solo el 76% de su rendimiento inicial.
En una dura prueba de 300 horas de luz intensa continua a 55 ° C, las nuevas células solares retuvieron el 76% de su rendimiento, mientras que el dispositivo de control cayó al 47%.
Más información: Siming Huang et al, mejorando la eficiencia fotovoltaica interior a 37.6% a través de un reensamblaje de pasivación triple y la modulación de tipo P a las perovskitas amplias de banda de banda, materiales funcionales avanzados (2025). Dos: 10.1002/ADFM.202502152
Proporcionado por University College London
Cita: las células solares de próxima generación pronto podrían recolectar luz interior para dispositivos sin batería (2025, 11 de agosto) Recuperado el 11 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-generación-solar-cells-harvest-indoor.html
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