El grupo de investigación del Laboratorio de Células Fotovoltaicas del Instituto Tecnológico y de Energías Renovables (ITER), entidad dependiente del Cabildo Insular de Tenerife, ha desarrollado un nuevo método de encapsulamiento a baja temperatura que permite mejorar la estabilidad de los dispositivos fotovoltaicos basados en estructuras de perovskita. Los resultados de esta investigación, desarrollada conjuntamente por el ITER y los departamentos de Ingeniería Industrial y de Didácticas Específicas de la Universidad de La Laguna, han sido publicados recientemente por la prestigiosa revista científica Applied Sciences.
Esta nueva línea de investigación, así como la cooperación establecida con la institución académica y la publicación de este artículo científico, denominado “Characterization of a New Low Temperature Encapsulation Method with Ethylene-Vinyl Acetate under UV Irradiation for Perovskite Solar Cells”, han sido impulsados por el proyecto europeo MACLAB-PV “Mejora de capacidades e infraestructuras de I+D+i en el sector de las energías renovables y la eficiencia energética de Canarias y Senegal”, co-financiado por el Programa INTERREG MAC 2014 – 2020, que pretende fomentar la excelencia y aplicabilidad de la actividad científica y tecnológica en el sector de las energías renovables y la eficiencia energética de Canarias y Senegal.
Hasta ahora, el mercado fotovoltaico ha estado dominado por el silicio, el compuesto en el que se basan la mayoría de los paneles solares actualmente, pero en los últimos años se está investigando muy activamente en las posibilidades que ofrece la perovskita, un material más eficiente, accesible y menos costoso.
Las células solares basadas en estructuras de perovskita (una familia de materiales cuya estructura cristalina incorpora elementos orgánicos e inorgánicos) han registrado un aumento significativo en su eficiencia energética en los últimos años, alcanzando un récord del 25,7 % en las células no estabilizadas, del 29,8 % para los tándemes de perovskita/silicio (monolítico) y 17,9% para módulos de perovskita. Estas eficiencias han demostrado que los dispositivos fotovoltaicos basados en estructuras de perovskita son un candidato prometedor, que serán capaces de competir en un mercado de células solares actualmente dominado por el silicio.
Los mecanismos de degradación de las células de perovskita se deben principalmente a la exposición a la humedad, el oxígeno, el calor, la luz ultravioleta y la polarización inversa. De todos ellos, la humedad se considera el factor más determinante en la degradación de la capa de perovskita, debido principalmente a la naturaleza higroscópica de la sal de amina que la compone, que tiende a atraer agua en forma de vapor o de líquido del ambiente donde se encuentra.
Además, la composición de la perovskita puede verse afectada por defecto de fabricación, que puede cambiar significativamente sus propiedades dependiendo de la radiación y la temperatura.
Por tanto, en la actualidad lograr dispositivos estables es clave para asegurar la vida útil y la durabilidad de este tipo de tecnologías. Hasta el momento se han abordado varias líneas de investigación para mejorar la estabilidad, como la introducción de variaciones en la composición de la estructura de las perovskitas, la inclusión de nuevas capas, como películas hidrofóbicas, la sustitución del electrodo metálico por carbón o un óxido conductor transparente para evitar problemas con la capa transportadora de huecos o el uso de métodos de encapsulación para aislar y proteger el dispositivo de los agentes ambientales.
En este trabajo se ha analizado el rendimiento de un nuevo método de encapsulado a baja temperatura basado en etileno-acetato de vinilo (EVA), concebido para proteger estos dispositivos fotovoltaicos de la radiación ultravioleta en condiciones ambientales. Obteniendo láminas de perovskita estables tras su exposición a la radiación solar durante 350 horas, gracias a la protección frente a la radiación UV proporcionada por el encapsulado.
El artículo de libre acceso está disponible en este enlace.
Nota de prensa y fotografía cedidas.
