Las células solares aprovechan la energía del sol y proporcionan una alternativa a las fuentes de energía no renovables, como los combustibles fósiles; sin embargo, se enfrentan a los grandes retos que suponen un proceso de fabricación costoso y una escasa eficiencia. En un estudio realizado en el Imperial College de Londres, los investigadores han descubierto el mecanismo exacto que causa que las células solares se degraden al entrar en contacto con el aire, allanando el camino para una solución.
Un nuevo tipo de material absorbente de luz llamado perovskita de haluro orgánico, ha mostrado ser promisorio, dado que es más flexible y de bajo costo de producción en comparación con los tradicionales paneles solares construidos a base de silicio. Pero las células de perovskita se degradan rápidamente en condiciones naturales, disminuyendo en gran medida su rendimiento en cuestión de días, razón por las que no son ampliamente utilizadas.
Ya en investigaciones anteriores, científicos del Departamento de Química del ICL descubrieron que esta degradación se debe a la formación de superóxidos que atacan el material de perovskita. Estos superóxidos se forman cuando la luz que golpea a las células, libera los electrones, los cuales reaccionan con el oxígeno en el aire. Pero en un nuevo estudio, el equipo de investigadores ha determinado cómo se forman los superóxidos y cómo atacan el material de perovskita y han propuesto posibles soluciones.
El equipo encontró que la formación de superóxido es provocado por espacios ociosos en la estructura de la perovskita y que normalmente deberían estar ocupados por moléculas de yoduro. Aunque el yoduro es un componente del material de perovskita en sí, hay defectos donde falta. Estas manchas vacantes favorecen la formación del superóxido.
Los investigadores encontraron que al aplicar una dosificación extra de yoduro, luego de la fabricación, mejoro la estabilidad; sin embargo, los científicos proponen que una solución permanente radicaría en rediseñar molecularmente los defectos del yoduro.
El autor principal del nuevo estudio, Nicholas Aristidou, expresa: “Después de identificar el papel de los defectos de yoduro en la generación de superóxido, podríamos mejorar con éxito la estabilidad del material, llenando las vacantes con Iones de yoduro adicionales. Esto representa una alternativa para optimizar el material y mejorar la estabilidad mediante el control del tipo y la densidad de los defectos presentes”.
Actualmente, la única manera de proteger a las células de perovskita de la degradación por contacto con el aire, es encerrando el material en vidrio. Sin embargo, las células solares de perovskita están hechas de un material flexible diseñado para ser utilizado en una diversidad de contextos, por lo que el revestimiento de vidrio limita severamente su función.
El coautor del estudio, Dr. Saif Haque señala: “El revestimiento de cristal restringe el movimiento, añade peso y costos a las células; la mejor solución es mejorar las células de perovskita en sí.”
El siguiente paso del equipo es examinar la estabilidad de las células de perovskita mejoradas en entornos del mundo real, sometiéndolas a una combinación de oxígeno y humedad, poniendo a prueba al material en escenarios más relevantes.