Un estudio reciente muestra que sustancias derivadas del alcanfor (un extracto natural del árbol de alcanfor) pueden mejorar significativamente la calidad de las películas de perovskita en las células solares. Su propiedad de sublimación (pasar directamente de estado sólido a gaseoso sin dejar residuos) se utiliza para mejorar el rendimiento del dispositivo y la eficiencia de fabricación.
Un equipo de investigación dirigido por el profesor Changdeuk Yang de la Escuela de Energía e Ingeniería Química de la UNIST (Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan) en Corea del Sur ha logrado sintetizar películas de perovskita de alta calidad mediante la introducción de derivados de alcanfor. Al no contener residuos, se espera que estas películas prolonguen la vida útil de las células solares, mejoren su eficiencia, simplifiquen el proceso de fabricación y reduzcan los costos de producción. Los resultados de la investigación se publicaron en la revista Energy & Environmental Science.
Las películas de perovskita en las células solares están compuestas por numerosos granos cristalinos. Granos más grandes y ordenados favorecen el flujo fluido de electrones, mejoran la integridad estructural y, en consecuencia, aumentan la eficiencia y durabilidad. Normalmente se utilizan aditivos durante la fabricación para lograr una estructura de alta calidad, pero los residuos de estos aditivos a veces pueden afectar el rendimiento del dispositivo.
Para abordar este problema, los investigadores utilizaron canforquinona (CQ) como aditivo. La CQ es un derivado del alcanfor modificado con grupos oxidantes. A diferencia del alcanfor, que sublima directamente, la CQ experimenta una sublimación escalonada: durante el primer tratamiento térmico ayuda a formar semillas cristalinas uniformes, y durante un segundo calentamiento sublima gradual y completamente. Esta sublimación controlada permite un crecimiento óptimo de la película de perovskita sin contaminantes residuales.
Jeewon Park, investigador y primer autor del estudio, explica que la CQ puede influir de manera precisa y oportuna en las etapas de crecimiento cristalino y no deja residuos en la película, lo que permite producir películas de perovskita de alta calidad.
Las células solares fabricadas con películas mejoradas mediante CQ alcanzaron una eficiencia de conversión de potencia (PCE) del 25,2%, lo que representa una mejora de aproximadamente el 9.6% en comparación con los dispositivos de control sin aditivos, que mostraron una eficiencia del 23,0%. En pruebas de seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT), que simulan condiciones reales de funcionamiento, estos dispositivos mantuvieron más del 90% de su eficiencia inicial después de 1000 horas de operación, duplicando la vida útil de los dispositivos de control equivalentes. El MPPT es un estándar riguroso para evaluar la estabilidad de las células solares bajo luz solar simulada.
El profesor Yang afirmó que el uso de materiales naturales y ecológicos para resolver los problemas de estabilidad de las células solares de perovskita no solo impulsa el desarrollo de tecnologías de energía sostenible, sino que también allana el camino para soluciones solares más duraderas y rentables.
