La película protectora en las células solares de perovskite ofrece durabilidad de 1,000 horas en calor y humedad extremas
Actuaciones fotovoltaicas sobre HTL de Spiro-Metad incorporados con EC. Crédito: Energía y Ciencias Ambientales (2025). Doi: 10.1039/d4ee05699j
Una nueva célula solar perovskita (PSC) demuestra una notable resistencia incluso en condiciones de alta calor, gracias a una innovadora película protectora. El equipo de investigación sugiere que estos hallazgos representan un paso significativo hacia la comercialización al abordar los problemas de estabilidad térmica.
Un equipo de investigación, dirigido por el profesor Dong Suk Kim en la Escuela de Graduados de Unist Graduate de Neutralidad de Carbon, en colaboración con el profesor Tae Kyung Lee de la Universidad Nacional de Gyeongsang (GNU), ha diseñado con éxito un PSC resistente al calor capaz de procesos de encapsulación de alta temperatura.
Esta innovadora célula solar demostró una notable eficiencia inicial de 25.56% y mantuvo más del 85% de su eficiencia inicial después de operar en condiciones de 85 ° C y 85% de humedad relativa durante hasta 1,000 horas. Los hallazgos se publican en la revista Energy & Environmental Science.
Las células solares de perovskita, consideradas como soluciones energéticas de próxima generación, poseen teóricamente mayores eficiencias para convertir la luz solar a la electricidad que las células de silicio convencionales, al tiempo que es más rentable. Aunque las eficiencias de laboratorio ya han superado el 27%, evitar que estas células lleguen a la comercialización se ha atribuido principalmente a su estabilidad del calor.
A diferencia de las células de silicio, que pueden tolerar las altas temperaturas de encapsulación necesarias para evitar que la humedad y el oxígeno degraden la célula, las células de perovskita han luchado en condiciones que exceden los 110 ° C.
Para superar estos desafíos, el equipo de investigación reemplazó el aditivo convencional 4-Tertilpiridina (TBP) con carbonato de etileno (CE) en la composición de las PSC. Si bien la TBP mejora la eficiencia, reduce significativamente la temperatura de transición del vidrio (TG) de la capa de transporte de agujeros a menos de 80 ° C, lo que compromete la estabilidad de la célula en entornos de alta temperatura. La transición de vidrio representa el punto en el que la capa de transporte de agujeros se vuelve casi líquida.
La célula resultante produjo una eficiencia de conversión de energía (PCE) de 25.56%, la más alta entre las células solares libres de TBP. La eficiencia permaneció prácticamente sin cambios después de someterse al proceso de encapsulación. En las pruebas realizadas bajo estándares internacionales a 85 ° C y 85% de humedad relativa, las células encapsuladas exhibieron una durabilidad excepcional, manteniendo la eficiencia del 21.7% incluso después de 1,000 horas. La temperatura de transición de vidrio de la capa de transporte de agujeros también se elevó a 125 ° C.
Incluso cuando se escalan a un área de módulo de 100 cm², las células solares mantuvieron una alta eficiencia del 22.14%. Este logro se atribuye a la capacidad del carbonato de etileno para disolver uniformemente el BIS (trifluorometanosulfonilo) imida (LITFSI) Dopant, lo que mejora el rendimiento del transporte de carga en la capa de transporte de agujeros, mejorando la eficiencia general de las células solares.
El profesor Kim enfatizó: “A través de esta investigación, hemos desarrollado un sistema de capa de transporte de agujeros que conserva una alta eficiencia al tiempo que garantiza la estabilidad en entornos de alta temperatura y alta humedad”. Agregó: “Esto representa un paso significativo hacia la aplicación práctica de las células solares de perovskita”.
Más información: Yun SEOP Shin et al, células solares de perovskita estables y eficientes de calor húmedo y mini módulos con una capa de transporte de agujeros sin TBP, Energía y Ciencias Ambientales (2025). Doi: 10.1039/d4ee05699j
Proporcionado por el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan
Cita: la película protectora en las células solares de perovskite ofrece una durabilidad de 1,000 horas en calor y humedad extremas (2025, 11 de abril) Recuperado el 11 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-perovskite-solar-hurability.html
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