Científicos de la Universidad de Zhengzhou (China) han diseñado una célula solar basada en perovskita Ruddlesden-Popper (LPDR) de baja dimensión que, al parecer, presenta mejores propiedades de transporte de portadores.

“En comparación con las células solares de perovskita tridimensionales normales, estas células son más estables”, declaró el investigador Yiqiang Zhang a pv magazine. “Son adecuadas para la fotovoltaica integrada en edificios (BIPV), la energía solar convencional y los dispositivos portátiles, y presentan una gran estabilidad”.

Las perovskitas Ruddlesden-Popper suelen tener mayor estabilidad frente a la humedad y menores costes de encapsulación. Una de sus primeras aplicaciones será probablemente como capa superior de células solares convencionales de perovskita.

Los investigadores utilizaron una LDRP basada en ácido gamma-aminobutírico (GABA) como catión espaciador orgánico y un tipo de perovskita de haluro de plomo conocido como yoduro de plomo metilamónico (MAPbI3).

“La película GABA-MAPbI3 ofrece una movilidad de portador mejorada de 1,61 cm2 V y una longitud de difusión de carga (electrones y huecos) superior a 700 nm”, afirman.

La configuración de la célula consta de un sustrato de óxido de indio y estaño (ITO), una capa amortiguadora de óxido de estaño (IV) (SnO2), el absorbente de perovskita 2D, una capa de bloqueo de huecos spiro-OMeTAD y un contacto metálico. Según el equipo chino, el uso del LDPR da como resultado una eficiencia de conversión de energía de la célula del 18,73%, que se compara con el 16,14% de un dispositivo de referencia sin la adición de GABA.

“Además, los dispositivos de partida muestran una estabilidad extraordinaria bajo iluminación continua, atmósfera ambiente, 65 C y 85% de humedad relativa, respectivamente. Especulamos que los electrones del GABA pueden empujar los estados excitónicos hacia fuera de las colas de banda mediante la interacción de enlace de hidrógeno”.

Los científicos afirman que las interacciones de enlace de hidrógeno entre los grupos carboxilo de los cationes espaciadores del GABA bicapa tienden un puente sobre el canal de transferencia de carga, al tiempo que favorecen la optimización de la estructura de bandas de energía responsable de la absorción de la luz.

Describen la tecnología de la célula en “Dredging the Charge-Carrier Transfer Pathway for Efficient Low-Dimensional Ruddlesden-Popper Perovskite Solar Cells” (Dragado de la ruta de transferencia del portador de carga para células solares de perovskita Ruddlesden-Popper eficientes y de baja dimensión), publicado recientemente en Angewandte Chemie.

“Los costes de producción potenciales son comparables a los de las células solares tridimensionales de perovskita normales, inferiores a los de las células de silicio comercializadas”, concluye Zhang.