Un equipo de investigación internacional de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST) en Arabia Saudita ha presentado una innovadora célula solar perovskita 3D/2D que demuestra avances significativos en eficiencia y estabilidad. Este descubrimiento, publicado el 29 de enero de 2025, utiliza un ligando de meta-amidinopiridina (MAP) para mejorar las propiedades ferroeléctricas sin comprometer el transporte de carga.
Las nuevas células solares incorporan una combinación única de materiales híbridos 2D, conocidos por su estabilidad y alta energía de enlace de excitones. El equipo de investigación experimentó con varias sales de amonio orgánico, favoreciendo finalmente las sales halogenadas de yoduro de feniletilamonio (PEAI) por sus capacidades superiores de extracción de huecos.
Para mejorar las heteroestructuras perovskitas 3D/2D, los investigadores aplicaron una técnica de goteo de disolvente, que resultó en una fase perovskita 2D bien ordenada que mejora significativamente el rendimiento de las células solares. Notaron que este método permitía una orientación más ordenada de la fase 2D sobre la capa perovskita 3D, lo cual es crucial para optimizar la eficiencia.
Las pruebas bajo condiciones de iluminación estándar revelaron una eficiencia máxima de conversión de energía del 26,05 %, con una eficiencia certificada del 25,44 % y un factor de llenado del 85,5 %. En comparación, las células solares convencionales sin el ligando 2D-MAP lograron una eficiencia del 23,5 % y un factor de llenado del 81,45 %.
Las pruebas de durabilidad también mostraron resultados prometedores, con las células solares encapsuladas manteniendo el 82 % y el 75 % de su eficiencia inicial después de 1,000 horas y 840 horas en condiciones de calor húmedo y al aire libre, respectivamente. Esto indica una mejora significativa en la longevidad práctica, lo que hace que estas células solares sean viables para aplicaciones del mundo real.
El estudio, titulado "Estructuras heterogéneas 3D/2D moduladas por goteo de disolvente para células solares perovskitas de alto rendimiento," involucró la colaboración de investigadores de varias instituciones prestigiosas, incluida la Universidad China de Hong Kong y la Universidad Técnica Nacional de Atenas.