Redacción

La energía solar obtenida mediante dispositivos fotovoltaicos contribuye decisivamente al suministro de energía sostenible. La eficacia de las células solares para convertir directamente la energía luminosa en energía eléctrica depende del material utilizado.

A las perovskitas de haluro metálico se las considera materiales muy prometedores para las células solares de la próxima generación. Con estos semiconductores, que reciben la primera parte de su nombre por la similitud de su especial estructura cristalina con la del mineral denominado perovskita, se ha logrado un considerable aumento de la eficiencia en los últimos años.

Las células solares de perovskita han alcanzado una eficiencia de hasta el 25,5 por ciento, bastante cercana a la de las células solares de silicio que actualmente dominan el mercado. Además, los materiales necesarios para las células solares de perovskita son bastante abundantes. La eficiencia teórica de las células solares de perovskita es de aproximadamente el 30,5%.

Para acercarse a este valor, es necesario aumentar la calidad optoelectrónica de los semiconductores de perovskita.

En principio, se espera que los materiales aptos para los sistemas fotovoltaicos no solo absorban la luz, sino que también la emitan con eficacia. Este proceso se conoce como fotoluminiscencia. El parámetro correspondiente, la eficiencia cuántica de fotoluminiscencia, es perfectamente adecuado para determinar la calidad de los semiconductores de perovskita.

El equipo de Paul Fassl, del Instituto de Tecnología de Microestructuras (IMT), dependiente del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) en Alemania, ha desarrollado ahora un modelo mediante el cual la eficiencia cuántica de fotoluminiscencia de las películas de perovskita bajo irradiación solar puede determinarse de forma más fiable y precisa.

Los investigadores aplicaron su modelo al triyoduro de plomo y metilamonio, una de las perovskitas de mayor eficiencia cuántica de fotoluminiscencia. Hasta ahora, se estimaba que ascendía a cerca del 90 por ciento. Sin embargo, los cálculos del modelo han revelado que es de alrededor del 78 por ciento. Por lo visto, las estimaciones anteriores no tuvieron en cuenta adecuadamente el efecto de la dispersión de la luz y, por lo tanto, subestimaban la probabilidad de que los fotones abandonaran la película antes de ser reabsorbidos.

“Nuestros resultados demuestran que el potencial de optimización de estos materiales es mucho mayor de lo que se suponía”, afirma Ulrich W. Paetzold, del equipo de investigación.

Fassl y sus colegas exponen los detalles del hallazgo en la revista académica Matter, bajo el título “Revealing the internal luminescence quantum efficiency of perovskite films via accurate quantification of photon recycling”.