Desenvolupen un nou mètode per a obtindre cel·les solars més eficients

Un grup d'investigació de l'Institut de Tecnologia Química (ITQ), centre d'excel·lència Severo Ochoa del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat Politècnica de València (UPV), ha desenvolupat un nou mètode que permet obtindre perovskites més estables i millorar la seua eficiència. Les perovskites són una família de materials l'aplicació dels quals en la fabricació de cèl·lules solars ha revolucionat la tecnologia fotovoltaica. Aquest nou mètode aconsegueix introduir un compost orgànic que afavoreix l'aprofitament de la radiació solar. A més, es pot emprar per a introduir altres compostos que podrien millorar les seues propietats i augmentar el nombre d'aplicacions d'aquests materials.

Les perovskites prenen el seu nom del mineralogista rus Lev Perovski. Es troben en la naturalesa i també es poden obtindre en laboratori. Aquests materials han revolucionat la fabricació de cel·les solars ja que, en un període de temps molt curt, han aconseguit una eficiència que competeix amb la tecnologia actual, basada en el silici. Les perovskites halogenades contenen un halogen com a brom o iode en la seua estructura, el procés de producció és relativament simple, el material és barat i està disponible en grans quantitats. A més, les cèl·lules solars es poden fer sobre substrats flexibles.

“No obstant això, aquests materials presenten algunes limitacions, encara que la principal a solucionar seria l'estabilitat”, assegura Pedro Atienzar, científic titular del CSIC en l'ITQ. “Hem desenvolupat una metodologia que permetria seleccionar aquelles perovskites més estables i al mateix temps millorar la seua eficiència”, assegura. Per a això, han introduït amb èxit un compost orgànic, anomenat subftalocianina, dins de l'estructura de la perovskita. Aquest compost actua afavorint l'aprofitament de la llum visible de la radiació solar, millorant l'eficiència de la perovskita.

El grup multidisciplinari d'investigació de l'ITQ format per Pedro Atienzar, Sonia Remiro, Hermenegildo García i Rocío García, ha obtingut una perovskita multidimensional (2D-3D) que permet la incorporació de la molècula hoste de subftalocianina entre les làmines de l'estructura cristal·lina, conferint-li al material noves propietats. Com a resultat, s'aconsegueix augmentar la fotorresposta de les cel·les solars, és a dir, s'aconsegueix un major aprofitament de la llum solar. De fet, el nanomaterial desenvolupat ha sigut implementat amb èxit en dispositius fotovoltaics, augmentant l'absorció de llum solar cap a la regió visible de l'espectre.

Nova ruta a explorar amb múltiples aplicacions

“En tractar-se d'una proposta nova, s'obri una nova ruta a explorar que ofereix possibilitats il·limitades per a millorar l'eficiència de les cel·les solars fabricades amb perovskites. Això ens impulsa a continuar la nostra investigació, amb especial èmfasi en l'efecte que exerceixen els diferents grups funcionals de la molècula orgànica hoste en l'absorció de llum i en la fotorresposta”, afirma Sonia Remiro Buenamañana, investigadora de l'ITQ.

“Es tracta d'una metodologia senzilla, que a més de millorar l'eficiència i estabilitat en les perovskites es pot emprar per a introduir altres compostos que podrien, no sols millorar les seues propietats, sinó també augmentar el nombre d'aplicacions d'aquests materials”, resumeix Pedro Atienzar. Així, a més de la seua aplicació en el camp de les cel·les solars, aquest mètode pot ampliar les aplicacions de les perovskites en el desenvolupament de dispositius Leds o sensors, entre altres. Els resultats han sigut publicats en la revista Dalton Transactions de la Reial Societat de Química del Regne Unit, i destacat en la contraportada de la revista amb motiu del seu 50 aniversari.