'Universidad Autonoma de Zacatecas - Francisco Garcia Salinas'
Abstract
El presente trabajo muestra el diseño y construcción de una celda solar de perovskita, con
más estabilidad, bajo costo de fabricación y buena eficiencia de conversión de energía solar
a eléctrica. Las celdas solares de perovskita de tres dimensiones (3D) se consideran uno de
los ejemplos más recientes de tecnología fotovoltaica para transformar de forma directa la
luz solar en electricidad. Aunque las perovskitas son materiales conocidos desde 1839, la
implementación de perovskitas híbridas orgánicas-inorgánicas como materiales absorbentes de
luz en aplicaciones fotovoltaicas es mucho más reciente, teniendo un espectacular desarrollo
desde 2012. Durante este breve periodo, la evolución de esta tecnología ha sido rápida y
productiva, habiéndose alcanzado eficiencias de un 3% hasta un 23.7% a escala de laboratorio.
Desafortunadamente estos dispositivos cuentan con baja estabilidad.
Recientemente, perovskitas de dos dimensiones (2D) han demostrado una muy buena estabilidad
a la humedad, con la inclusión de cationes voluminosos hidrofóbicos. Las perovskitas 2D
están representados por la fórmula R2An1BnX3n+1, donde R = catión voluminoso, A = catión
pequeño (MA), B = catión inorgánico (Pb2+), X = halogenuro (I, Br o Cl) y n = número de
capas inorgánicas intercaladas entre bicapas orgánicas. Cuando n = 1-10 el material se considera
dentro del límite 2D, en cambio cuando n tiende a infinito (1), el material se convierte en
3D. A pesar de que los materiales 2D puros muestran una fuerte resistencia a la humedad, las
eficiencias obtenidas son muy bajas en comparación con la perovskita 3D. Las heteroestructuras
de perovskita 2D/3D, tienen la ventaja de combinar la buena estabilidad a la humedad de
perovskita 2D y el rendimiento de perovskita 3D. En este trabajo, se utilizó yoduro de dipropilamonio
((CH3CH2CH2)2NH2I = DipraI) como catión voluminoso junto con MAI . El
valor n se varió de 50, 70 y 90, mostrando una eficiencia de 17:9% (promedio de 16 %) con
el mejor dispositivo (n = 90). Para fines de comparación, se utilizó como catión voluminoso,
yoduro de butil amonio (BAI) como referencia, mostrando una eficiencia de 15:5% (promedio
de 12.1 %) para el mejor dispositivo. Las mediciones del rendimiento fotovoltaico muestran
que la eficiencia de la fotoconversión aumenta sistemáticamente al pasar de n = 50 a n = 90 y que el rendimiento del dispositivo con dipropil-amonio muestra un rendimiento significativamente
mayor que la perovskita basada en butil-amonio, además una mayor estabilidad que una
perovskita 3D