Mejora del rendimiento de las células solares de perovskita con tinta adhesiva conductora

Un grupo de científicos dirigido por la Universidad Tecnológica Sharif de Irán ha desarrollado una nueva tinta adhesiva conductora que puede utilizarse como capa adhesiva interfacial en células solares de perovskita.

“El objetivo de la tinta adhesiva es mejorar la estabilidad y la eficiencia de las células” , explica a pv magazine Nima Taghavinia, autor principal de la investigación. “Hemos desarrollado un proceso sencillo y de bajo coste que es compatible con aplicaciones de gran superficie”.

El adhesivo está hecho de polimetacrilato de metilo (PMMA, por sus iniciales en inglés), un polímero muy utilizado como sustituto del vidrio en diversas industrias por su bajo coste, sus excelentes propiedades mecánicas, eléctricas y ópticas, su estabilidad térmica y medioambiental, su bajo peso y su gran transparencia lumínica. Se utiliza como capa interfacial entre la capa de transporte de huecos (HTL) de la célula, hecha de nanopartículas de sulfuro de cobre e indio (CuInS2), y una lámina superior de carbono basada en negro de humo de alta conductividad (HCCB).

El adhesivo se incrustó en una célula formada por un sustrato de óxido de estaño dopado con flúor (FTO), una capa de transporte de electrones (ETL) basada en dióxido de carbono y titanio (c/TiO2), una capa mesoporosa de TiO2, el absorbedor de perovskita, la HTL basada en CuInS2 y la lámina superior de carbono con HCCB.

Los investigadores observaron que esta configuración de célula sin el nuevo adhesivo había resultado inestable anteriormente, ya que los electrodos de carbono se desprendían con frecuencia tras realizar las mediciones.

“La tinta adhesiva conductora se vertió gota a gota sobre la lámina de carbono con una superficie de 0,27 cm2”, explican los investigadores refiriéndose al proceso de deposición del adhesivo. “A continuación, la lámina de carbono se transfirió a la pila de vidrio FTO/c-TiO2/mp- TiO2/perovskita/CuInS2 ya preparada, de forma que la tinta adhesiva estuviera en contacto con el HTL”.

Mediante una serie de pruebas, el grupo de investigación descubrió que el PMMA es la clave para lograr una adhesión estable y fiable de la lámina de carbono a la célula. También explicó que añadir las nanopartículas de CuInS2 a la tinta hace que el adhesivo sea consistente con el HTL subyacente, contribuyendo las nanopartículas de CuInS2 al mecanismo de transferencia de agujeros.

“Nuestros resultados mostraron que la adición de un 2 %wt de nanopartículas de HCCB a la mezcla de PMMA/CIS con una proporción de 1:3 conduce a la máxima conductividad para la capa interfacial adhesiva lograda, dando lugar a la máxima eficiencia del 17,2 %, que es comparable a la de las células homólogas basadas en oro (18,2 %)”, declararon los académicos. “Además, utilizando el electrodo laminado de carbono propuesto conseguimos una estabilidad a largo plazo de alrededor del 92 % tras 54 días de almacenamiento, lo que supone una mejora de alrededor del 17 % en comparación con la estabilidad de las homólogas basadas en oro”.

Sus hallazgos están disponibles en el estudio “A conductive adhesive ink for carbon-laminated perovskite solar cells with enhanced stability and high efficiency” (Una tinta adhesiva conductiva para células solares de perovskita laminadas con carbono con mayor estabilidad y alta eficiencia.), publicado en Solar Energy.