Dos interfaces, una molécula
Las células solares de perovskita pierden eficiencia y estabilidad cuando se escalan de cuadrados de laboratorio a módulos completos. Un equipo de la Universidad Jiao Tong de Shanghái, el Laboratorio CATL 21C del Laboratorio de Innovación en Ciencia y Tecnología de Fujian para Dispositivos Energéticos de China, y el Instituto de Conversión y Utilización de Energía No Carbonosa de Shanghái abordaron dos interfaces a la vez.
Los investigadores introdujeron hidroyoduro de ácido 5-aminovalérico (5AVAI) como espaciador molecular bifuncional durante la fabricación. Su grupo carboxilo se ancla a la monocapa autoensamblada que se encuentra bajo la perovskita, mejorando la humectabilidad de la superficie y la alineación molecular. Su grupo amino interactúa con la perovskita y las capas de transporte, estrechando el contacto entre ellas. No se necesita ningún paso adicional de posprocesamiento.
Cifras en un módulo de 10 cm
A medida que la perovskita cristaliza, parte del 5AVAI migra hacia la superficie superior, pasivando defectos y aliviando la tensión de la red cristalina. Con ese enfoque in situ, el equipo reportó una eficiencia de conversión de potencia del 22,31 por ciento, con un 21,69 por ciento certificado, en módulos de 10 cm por 10 cm con un área de apertura de 64 centímetros cuadrados, producidos mediante recubrimiento por ranura escalable.
Las cifras de durabilidad importan tanto como la eficiencia. Los módulos conservaron el 95,6 por ciento de su eficiencia inicial tras 2.000 horas de funcionamiento continuo a 75 °C, entre los mejores resultados reportados para módulos de perovskita de gran superficie.
Por qué el escalado todavía duele
Las células de perovskita de pequeña superficie ya superan el 27 por ciento de eficiencia, pero trasladar ese rendimiento a tamaños de módulo comerciales ha sido la parte difícil: recubrir una superficie grande de manera uniforme es complicado, y las interconexiones entre las tiras de células crean áreas muertas que no generan energía.
Al corregir la humectabilidad, el contacto interfacial y la tensión en un solo paso de fabricación, el método ofrece una ruta más simple hacia la fabricación de productos de perovskita de larga vida. El despliegue a escala de red dependerá de cómo resistan esos resultados en las líneas de recubrimiento industriales.
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