Millora el coneixement de la perovskita per al seu ús en cèl·lules fotovoltaiques

L'estudi és de l’Institut Universitari d’Investigació de Materials Avançats de l'UJI
13/11/2016 | SCP

Un equip d’investigadors liderats pel catedràtic de Física Aplicada de la Universitat Jaume I Juan Bisquert i el professor Arie Zaban, vicepresident de la Universitat de Bar-Ilan de Tel-Aviv, ha realitzat una modelització avançada dels mecanismes interns de la perovskita per a determinar les raons del canvi amb el temps que complica l’aplicació d’aquest dispositiu. Els resultats del treball, que es publiquen avui en la revista Chem del grup Cell, milloren el coneixement d’un material que presenta unes propietats excepcionals per al desenvolupament de cèl·lules de captació solar més eficients i econòmiques que les actuals.

La perovskita híbrida és una estructura química versàtil de tres components que «marcarà una revolució en l’ús de nous dispositius d'energia fotovoltaica, ateses les seues característiques i preu reduït», argumenta Bisquert. Tanmateix, aquest material mostra «problemes d’estabilitat importants, ja que la perovskita no és un material rígid, sinó que canvia de forma descontrolada –com a conseqüència dels seus components iònics–, la qual cosa dificulta la seua utilització per a les cèl·lules fotovoltaiques», assevera.

Aquesta investigació de l’Institut de Materials Avançats de l’UJI, realitzada amb una estreta col·laboració amb l’Institut de Nanotecnologia i Materials Avançats de la Universitat Bar-Ilan d’Israel i el  Departament d’Electrònica i Tecnologia de Computadors de la Universitat de Granada, ha permès descobrir, en paraules del catedràtic, «els seus mecanismes interns, fonamentals per a aconseguir la necessària estabilitat absoluta, les 24 hores del dia, dels dispositius solars».

«Una bona comprensió del mecanisme del dispositiu és un pas essencial per a aconseguir aplicacions reals. Aquesta comprensió ajuda a millorar l'eficiència de les cèl·lules i al mateix temps evita processos destructius que escurcen el temps de servei o en redueixen el rendiment», afirma Arie Zaban, de la Universitat de Bar-Ilan. «Els desafiaments d'avui en dia requereixen un enfocament interdisciplinari, com es va demostrar amb èxit ací unint la física teòrica amb la nanociència de materials», en opinió de l'investigador israelià.

El treball conjunt de diversos equips «ha fet possible obtenir resultats excel·lents tant en l’àmbit de les mesures experimentals, com en la comprensió teòrica del comportament de les interfases», segons els autors. L’estudi proporciona una etapa clau en l’avanç de l’aplicació de les perovskites híbrides, ja que situa l’esforç de les properes investigacions en els delicats contactes on el material híbrid es troba amb el metall.

En pròxims treballs sobre aquesta temàtica, els científics consideren que serà important aprofundir en el coneixement de l’estructura i el comportament del contacte utilitzant tècniques alternatives de resolució nanomètrica. A més, també caldrà explorar les variacions de materials que donen el millor comportament des del punt de vista de cada aplicació, ja siga per a produir electricitat, o també per a dispositius d’il·luminació LED i làsers d’alta eficiència que comencen a sorgir en les últimes publicacions.

Juan Bisquert és catedràtic de Física Aplicada de la Universitat Jaume I de Castelló i director de l’Institut d’Investigació de Materials Avançats (INAM) de la mateixa institució acadèmica. El seu treball de recerca es desenvolupa en una àrea multidisciplinària que cobreix les cèl·lules solars de nanotecnologia híbrides i orgàniques, així com altres dispositius funcionals de materials avançats, com és el cas de les cèl·lules solars de perovskita i la producció de combustible amb semiconductors a partir de llum solar. Bisquert ha desenvolupat l'aplicació de tècniques de mesurament i modelatge físic que relacionen el funcionament dels dispositius fotovoltaics amb les etapes electròniques elementals que tenen lloc en la dimensió de nanoescala. És editor sènior de la revista Journal of Physical Chemistry Letters i membre del consell editorial d’Energy and Environmental Science. Ha publicat 330 treballs en revistes d’investigació, té un índex h de 71 i ha sigut distingit com a «highly cited scientist» en la llista de 2014, 2015 i 2016. És director de gestió de projectes en la Universitat Rei Abdulaziz i la Universitat Rei Saud, les dues de l’Aràbia Saudita. Juan Bisquert ha publicat el llibre de referència Nanostructured Energy Devices: Equilibrium Concepts and Kinetics (CRC Press).

Dynamic phenomena at perovskite/electron-selective contact interface as interpreted from photovoltage decays. Ronen Gottesman, Pilar Lopez-Varo, Laxman Gouda, Juan A. Jimenez-Tejada, Jiangang Hu, Shay Tirosh, Arie Zaban, and Juan Bisquert. Chem. http://dx.doi.org/10.1016/j.chempr.2016.10.002

Universitat Jaume I CIF: Q-6250003-H Av. de Vicent Sos Baynat, s/n 12071 Castelló de la Plana, Espanya
Tel.: +34 964 72 80 00 Fax: +34 964 72 90 16