En el ámbito de la fabricación ecológica, la tecnología de células solares siempre ha recibido mucha atención. Los semiconductores de perovskita, como nuevo material para células solares, ofrecen ventajas como ser extremadamente delgados y flexibles, fáciles de fabricar, de bajo costo y de alta eficiencia. Sin embargo, para que las células solares de perovskita alcancen una comercialización a gran escala, enfrentan dos grandes desafíos: primero, su estabilidad a lo largo de décadas es deficiente; segundo, los materiales de perovskita de alto rendimiento contienen plomo, lo que plantea problemas de toxicidad.
En este contexto, las células solares de perovskita de estaño que está investigando el HZB se presentan como una alternativa interesante y no tóxica, cuya estabilidad podría ser superior a la de las células solares con plomo, y que, debido a sus especiales propiedades electroópticas, son particularmente adecuadas para células solares en tándem y triples. Sin embargo, actualmente aún existe una brecha entre la eficiencia de las células solares de perovskita de estaño y la alta eficiencia de las perovskitas basadas en plomo.
Actualmente, la capa de contacto más inferior en las células solares de perovskita de estaño suele fabricarse con PEDOT:PSS, un proceso no solo engorroso sino que también causa pérdidas. En las perovskitas de plomo, la capa de PEDOT:PSS puede ser reemplazada por una monocapa autoensamblada (SAM), e incluso ha establecido nuevos récords de eficiencia. Pero experimentos previos con SAM basadas en el compuesto MeO-2PACz en perovskitas de estaño no mostraron resultados tan buenos como con PEDOT:PSS.
El investigador principal, Dr. Artem Musiienko, y sus colaboradores analizaron en profundidad los problemas potenciales de usar MeO-2PACz como capa de contacto para perovskitas de estaño. Mediante cálculos de teoría funcional de la densidad, descubrieron que la interfaz que genera no se alinea uniformemente con la red cristalina adyacente de la perovskita, causando pérdidas significativas. Esta investigación se publicó en la revista Advanced Energy Materials.
Para resolver este problema, el equipo de investigación comenzó a buscar moléculas de monocapa autoensamblada (SAM) más compatibles. Descubrieron la fenotiazina con grupos funcionales de azufre (abreviada como Th-2EPT), sintetizada por el Dr. Tadas Malinauskas y Mantas Marčinskas de la Universidad Tecnológica de Kaunas, Lituania.
Los experimentos mostraron que, en comparación con PEDOT, Th-2EPT puede formar películas de perovskita con cristalinidad comparable, aunque con granos más pequeños. Las células solares de perovskita de estaño fabricadas con SAM de Th-2EPT superaron en rendimiento a las células de control fabricadas con PEDOT o MeO-2PACz, ya que forman una interfaz excelente que minimiza las pérdidas por recombinación.
Artem Musiienko declaró: "Hemos demostrado que, mediante un diseño molecular racional y dirigido, el rendimiento de las células fotovoltaicas de perovskita de estaño puede mejorarse significativamente". La nueva célula solar de perovskita de estaño que utiliza Th-2EPT alcanzó una eficiencia del 8,2%. Estos logros sientan las bases para futuras mejoras en las interfaces de perovskita de estaño y allanan el camino para el desarrollo de células solares en tándem de perovskita de estaño puro. Valerio Stacchini, uno de los primeros autores del artículo, afirmó: "Demostramos que el mayor rendimiento se debe a la excelente calidad fotoelectrónica de la perovskita que crece sobre la nueva SAM".
