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Impulsar la eficiencia de las células solares de perovskita con una innovadora tinta adhesiva conductora

2024-05-08

Un equipo de la Universidad Tecnológica de Sharif en Irán, dirigido por científicos, ha desarrollado una innovadora tinta adhesiva conductora diseñada para aumentar la estabilidad y eficiencia de las células solares de perovskita. Nima Taghavinia, investigadora principal del proyecto, compartió con pv magazine que este desarrollo se centra en la asequibilidad y la simplicidad, lo que lo hace adecuado para implementaciones a gran escala.

 

El adhesivo recién creado consta de polimetacrilato de metilo (PMMA), un polímero favorecido por su rentabilidad, atributos mecánicos robustos y excelentes propiedades eléctricas y ópticas. Además, el PMMA es conocido por su estabilidad en condiciones térmicas y ambientales, su peso ligero y su alta transparencia a la luz, lo que lo convierte en un excelente sustituto del vidrio en diversas aplicaciones. En las células solares, sirve como capa interfacial situada entre la capa de transporte de huecos (HTL), compuesta de cobre e indio nanopartículas de sulfuro (CuInS2) y una capa superior hecha de negro de humo altamente conductor (HCCB) incrustado en una lámina de carbono.

 

Esta estructura celular también incluye una base de óxido de estaño dopado con flúor (FTO), una capa de transporte de electrones (ETL) de dióxido de carbono-titanio (c/TiO2), una capa mesoporosa de TiO2 y el absorbente de perovskita. Según los investigadores, las configuraciones anteriores sin este nuevo adhesivo resultaron inestables, lo que a menudo provocó el desprendimiento de los electrodos de carbono después de la medición, lo que destaca la importancia de esta innovación para mejorar la durabilidad y el rendimiento de las celdas.

 

El equipo de investigación de la Universidad Tecnológica de Sharif describió su método de aplicación de tinta adhesiva conductora para mejorar la construcción de células solares de perovskita. Explicaron que la tinta se vertió sobre una sección de lámina de carbono que medía 0,27 cm². Luego, esta lámina se colocó sobre una pila previamente preparada que incluía capas de vidrio FTO, dióxido de carbono-titanio, TiO2 mesoporoso, perovskita y CuInS2. La configuración aseguró que la tinta adhesiva entrara en contacto directo con el HTL.

 

Extensas pruebas revelaron que la clave para una adhesión exitosa y duradera de la lámina de carbono a la célula solar era la inclusión de polimetilmetacrilato (PMMA) en el adhesivo. La adición de nanopartículas de CuInS2 a la mezcla no solo aseguró la coherencia con la capa de transporte de huecos, sino que también facilitó el proceso de transferencia de huecos, fundamental para la eficiencia de la celda.

 

Los investigadores destacaron hallazgos significativos en su estudio: "Nuestros resultados mostraron que agregar un 2% en peso de nanopartículas de negro de carbón altamente conductoras (HCCB) a la mezcla PMMA/CuInS2 en una proporción de 1:3 optimizó la conductividad de la interfaz adhesiva. Este ajuste permitió que la célula solar alcanzara una eficiencia máxima del 17,2%, rivalizando estrechamente con la eficiencia del 18,2% de las células tradicionales basadas en oro. Además, el enfoque del electrodo laminado de carbono resultó en una notable estabilidad a largo plazo de aproximadamente el 92%. después de 54 días de almacenamiento, lo que marca una mejora del 17 % con respecto a la estabilidad de sus homólogos basados ​​en oro."

 

Estas ideas se detallan en su publicación titulada "Una tinta adhesiva conductora para células solares de perovskita laminadas con carbono con estabilidad mejorada y alta eficiencia", disponible en la revista Solar Energy.

 

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