La UJI mejora el conocimiento de la perovskita para su uso en células fotovoltaicas

Un equipo de investigadores liderados por el catedrático de Física Aplicada de la Universitat Jaume I, Juan Bisquert y el profesor Arie Zaban, vicepresidente de la Universidad de Bar-Ilan de Tel-Aviv, ha realizado una modelización avanzada de los mecanismos internos de la perovskita para determinar las razones del cambio con el tiempo que complica la aplicación de este dispositivo. Los resultados del trabajo, que se publican en la revista Chem del grupo Cell, mejoran el conocimiento de este material que presenta unas propiedades excepcionales para el desarrollo de células de captación solar más eficientes y económicas que las actuales.

La perovskita híbrida es una estructura química versátil de tres componentes que ”marcará una revolución en el uso de nuevos dispositivos de energía fotovoltaica, dadas sus características y precio reducido”, argumenta Bisquert. Aun así, este material muestra “problemas de estabilidad importantes, puesto que la perovskita no es un material rígido, sino que cambia de forma descontrolada –como consecuencia de sus componentes iónicos–, lo que dificulta su utilización para las células fotovoltaicas”, asevera.

Esta investigación del Instituto de Materiales Avanzados de la UJI, realizada mediante una estrecha colaboración con el Instituto de Nanotecnología y Materiales Avanzados de la Universidad Bar-Ilan de Israel y el Departamento de Electrónica y Tecnología de Computadores de la Universidad de Granada, ha permitido descubrir, en palabras del catedrático, “sus mecanismos internos, fundamentales para conseguir la necesaria estabilidad absoluta, las 24 horas del día, de los dispositivos solares”.

En busca de la aplicación real

“Una buena comprensión del mecanismo del dispositivo es un paso esencial para conseguir aplicaciones reales. Esta comprensión ayuda a mejorar la eficiencia de las células y al mismo tiempo evita procesos destructivos que acortan el tiempo de servicio o reducen el rendimiento”, afirma Arie Zaban, de la Universidad de Bar-Ilan. “Los desafíos de hoy en día requieren un enfoque interdisciplinario, como aquí hemos demostrado con éxito, aunando la física teórica con la nanociencia de materiales”, opina el investigador israelí.

El trabajo conjunto de varios equipos “ha hecho posible obtener resultados excelentes tanto en el ámbito de las medidas experimentales, como en la comprensión teórica del comportamiento de las interfases”, según los autores. El estudio proporciona una etapa clave en el avance de la aplicación de las perovskitas híbridas, puesto que sitúa el esfuerzo de las próximas investigaciones en los delicados contactos donde el material híbrido se encuentra con el metal.

En próximos trabajos sobre esta temática, los científicos consideran que será importante profundizar en el conocimiento de la estructura y el comportamiento del contacto utilizando técnicas alternativas de resolución nanométrica. Además, también habrá que explorar las variaciones de materiales que proporcionan el mejor comportamiento desde el punto de vista de cada aplicación, ya sea para producir electricidad, o también para dispositivos de iluminación LED y láseres de alta eficiencia que empiezan a surgir en las últimas publicaciones.

Desde Castellón al mundo

Juan Bisquert es catedrático de Física Aplicada de la Universitat Jaume I de Castelló y director del Instituto de Investigación de Materiales Avanzados (INAM) de la misma institución académica. Su trabajo de investigación se desarrolla en un área multidisciplinaria que cubre las células solares de nanotecnología híbridas y orgánicas, así como otros dispositivos funcionales de materiales avanzados, como es el caso de las células solares de perovskita y la producción de combustible con semiconductores a partir de luz solar. Bisquert ha desarrollado la aplicación de técnicas de medición y modelado físico que relacionan el funcionamiento de los dispositivos fotovoltaicos con las etapas electrónicas elementales que tienen lugar en la dimensión de nanoescala. Es editor senior de la revista Journal of Physical Chemistry Letters y miembro del consejo editorial de Energy and Environmental Science. Ha publicado 330 trabajos en revistas de investigación, tiene un índice h de 71 y ha sido distinguido como highly cited scientist en la lista de 2014, 2015 y 2016. Es director de gestión de proyectos en la Universidad Rey Abdulaziz y la Universidad Rey Saud, las dos de Arabia Saudí. Bisquert ha publicado también el libro de referencia Nanostructured Energy Devices: Equilibrium Concepts and Kinetics (CRC Press).