Estabilidad a largo plazo de las células solares de perovskita: un gran paso adelante
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Las células solares de perovskita son baratas de producir y generan una gran cantidad de energía eléctrica por superficie. Sin embargo, aún no son lo bastante estables y pierden eficiencia con mayor rapidez que el estándar de silicio del mercado. Ahora, un equipo internacional dirigido por el Prof. Dr. Antonio Abate ha aumentado drásticamente su estabilidad aplicando un novedoso recubrimiento a la interfaz entre la superficie de la perovskita y la capa de contacto superior. Con ello se ha conseguido aumentar la eficiencia hasta casi el 27%, lo que representa el estado del arte. Tras 1.200 horas de funcionamiento continuo con iluminación estándar, no se observó ninguna disminución de la eficiencia. En el estudio han participado equipos de investigación de China, Italia, Suiza y Alemania y se ha publicado en Nature Photonics.
Un compuesto fluorado entre la perovskita y la capa de contacto de la buckyball (C60) forma una película casi monomolecular que actúa como barrera química protectora y aumenta la estabilidad de la célula.
Guixiang Li/Nature Photonics 2025
Utilizamos un compuesto fluorado que puede deslizarse entre la perovskita y la capa de contacto de la buckyball (C60), formando una película monomolecular casi compacta", explica Abate. Esta capa molecular parecida al teflón aísla químicamente la capa de perovskita de la capa de contacto, con lo que se reducen los defectos y las pérdidas. Además, la capa intermedia aumenta la estabilidad estructural de las dos capas adyacentes, sobre todo de la capa de C60, haciéndola más uniforme y compacta. Es como el efecto teflón", afirma Abate. La capa intermedia forma una barrera química que evita los defectos y permite el contacto eléctrico".
Gran parte de la investigación experimental fue realizada por el primer autor, Guixiang Li, cuando era estudiante de doctorado en el equipo de Abate. Guixiang Li es ahora profesor en la Universidad del Sureste de Nanjing (China) y continúa la colaboración. En el estudio también participaron equipos de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) y del Imperial College de Londres.
Alta eficiencia y estabilidad
Con este método, las células solares de perovskita pueden alcanzar una eficiencia a escala de laboratorio del 27%, ligeramente superior a la del 26% sin la capa intermedia. El aumento de la estabilidad es enorme: incluso después de 1.200 horas de iluminación continua por un "sol estándar", esta alta eficiencia no disminuye. 1.200 horas equivalen a un año de uso en exteriores", subraya Abate. En la célula de comparación sin la "capa de teflón", la eficiencia descendió un 20% tras sólo 300 horas. El recubrimiento también proporciona una estabilidad térmica excepcional cuando se envejece durante 1.800 horas a 85 °C y se prueba durante 200 ciclos entre -40 °C y +85 °C. Las células solares de perovskita presentadas tienen una estructura invertida (p-i-n), que se presta especialmente bien a su uso en células en tándem, por ejemplo en combinación con células de silicio.
La idea llevaba años gestándose
"La idea de utilizar este tipo de moléculas parecidas al teflón para formar una película intermedia me rondaba por la cabeza desde mis días de posdoctorado en el laboratorio de Henry Snaith, que realizó una investigación pionera sobre los materiales de perovskita. Por aquel entonces, en 2014, la eficiencia era solo del 15%, y disminuía considerablemente en pocas horas. Hemos hecho enormes progresos", afirma Abate. Estos resultados allanan el camino para la próxima generación de dispositivos optoelectrónicos basados en perovskita altamente eficientes y estables".
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Publicación original
Guixiang Li, Zuhong Zhang, Benjamin Agyei-Tuffour, Luyan Wu, Thomas W. Gries, Karunanantharajah Prashanthan, Artem Musiienko, Jinzhao Li, Rui Zhu, Lucy J. F. Hart, Luyao Wang, Zhe Li, Bo Hou, Michele Saba, Piers R. F. Barnes, Jenny Nelson, Paul J. Dyson, Mohammad Khaja Nazeeruddin, Meng Li, Antonio Abate; "Stabilizing high-efficiency perovskite solar cells via strategic interfacial contact engineering"; Nature Photonics, 2025-11-7
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