Los cationes orgánicos susceptibles promueven la estabilidad y la eficiencia en las células solares de perovskita
Crédito: Joule (2025). Doi: 10.1016/j. Joule.2025.101879
A diferencia de las células solares convencionales a base de silicio, las células solares de perovskita (PSC) no solo son delgadas y livianas, sino que también pueden aplicarse sin problemas a superficies curvas, como las fachadas de la construcción y los techos de los vehículos. Además, se pueden fabricar fácilmente a temperatura ambiente utilizando un proceso de solución, lo que lleva a costos de producción significativamente reducidos.
Sin embargo, para que las PSC logren la comercialización, es crucial desarrollar tecnologías que mantengan una alta eficiencia durante períodos prolongados. Un equipo de investigación afiliado a unist ha avanzado con éxito en esta área. Su trabajo se publica en la revista Joule.
El profesor Sang Il Seok de la Escuela de Energía e Ingeniería Química en UNIST, junto con los investigadores Jongbeom Kim y Jaewang Park, ha desarrollado una capa intermedia que aprovecha la especificidad de los cationes orgánicos en la superficie de las PSC, logrando simultáneamente una alta eficiencia y durabilidad.
Las PSC utilizan un material conocido como perovskita como la capa de absorción de luz. Estas células generan energía eléctrica transfiriendo portadores de carga creados cuando el material que absorbe la luz absorbe la luz solar a los electrodos. Minimizar los defectos en este material que absorbe la luz es esencial para entregar cargas de manera efectiva a los electrodos y mejorar la eficiencia de las células.
Anteriormente, la investigación se centró en el uso de cationes orgánicos únicos, que planteaban desafíos como el colapso estructural de las películas delgadas debido a la migración de cationes individuales y desalineación del nivel de energía. Los niveles de energía sirven como una vía de “escalera” para el movimiento de carga; Si los niveles de energía entre capas se desalinean, pueden ocurrir pérdidas de carga, lo que lleva a una eficiencia reducida.
Para abordar este problema, el equipo de investigación empleó un enfoque de doble catión para diseñar una capa intermedia térmicamente estable. Al explotar las diferentes interacciones intermoleculares de dos tipos de cationes orgánicos, estabilizaron la estructura de la interfaz y alinearon naturalmente los niveles de energía que conducen al transporte eficiente de agujeros. Además, la concentración de defectos dentro de la película delgada de perovskita disminuyó significativamente, lo que condujo a una mejora marcada en la retención de carga.
Los PSC que incorporan esta tecnología entre capas lograron una impresionante eficiencia de conversión de energía (PCE) del 26.3%, rivalizando con las más altas eficiencias de las células comerciales de silicio. Este logro fue reconocido por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU. En 2023, que validó una eficiencia récord mundial de 25.82% para la tecnología. Además, cuando se almacenan a temperatura ambiente durante 9,000 horas, las celdas mantuvieron cerca del 100% de su rendimiento original, lo que demuestra una estabilidad excepcional a largo plazo.
Jongbeom Kim comentó: “Esta tecnología significa un avance notable, ya que permite la formación de una capa intermedia estable a través de un proceso de solución simple, mejorando simultáneamente la durabilidad y la eficiencia de fabricación de las PSC. La combinación innovadora de cationes de amonio orgánico tiene un potencial inmenso”.
Sobre la base de esta investigación, el equipo tiene como objetivo desarrollar PSC que superen el 28% de la eficiencia al tiempo que mantienen una alta durabilidad y planea continuar sus esfuerzos hacia la comercialización de esta tecnología.
Más información: Jongbeom Kim et al, los cationes orgánicos susceptibles permiten células solares de perovskita estables y eficientes, Joule (2025). Doi: 10.1016/j.joule.2025.101879
Información en la revista: Joule proporcionado por el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan
Cita: los cationes orgánicos susceptibles promueven la estabilidad y la eficiencia en las células solares de perovskita (2025, 1 de abril) Recuperado el 1 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-Scations-Stability-stability- Efficiency-Perovskite.html
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