Las células solares de perovskita (PVSC) son una alternativa prometedora a las células solares tradicionales basadas en silicio debido a su alta eficiencia de conversión de potencia y su bajo coste. Sin embargo, conseguir estabilidad a largo plazo ha sido uno de los principales retos en su desarrollo.
Ahora, un equipo de investigadores de la City University de Hong Kong (CityU) ha desarrollado un innovador aditivo multifuncional y no volátil que puede mejorar la eficiencia y la estabilidad de las células solares de perovskita modulando el crecimiento de la película de perovskita. Esta estrategia sencilla y eficaz tiene un gran potencial para facilitar la comercialización de las PVSC.
Aunque las PVSC han atraído una gran atención en los últimos años, su eficiencia y estabilidad siguen viéndose afectadas por la grave pérdida de energía asociada a los defectos incrustados en las interfaces y los límites de grano de las perovskitas. Por lo tanto, la calidad intrínseca de la película de perovskitas de haluro metálico es muy importante para aumentar la eficiencia de conversión de energía y la estabilidad a largo plazo de los PVSC.
Muchas investigaciones anteriores se han centrado en mejorar la morfología y la calidad de las películas con aditivos volátiles. Sin embargo, estos aditivos tienden a escaparse de la película tras el recocido, creando un vacío en la interfaz entre la perovskita y el sustrato.
Los investigadores de la CityU descubrieron que añadiendo una molécula multifuncional (clorhidrato de ácido 4-guanidino benzoico, (GBAC)) al precursor de perovskita, se forma una fase intermedia puenteada por hidrógeno y se modula la cinética de crecimiento de la película de perovskita. El aditivo permite la formación de grandes granos de cristal de perovskita y un crecimiento coherente de los granos desde el fondo hasta la superficie de la película.
Este módulo también puede servir como un eficaz enlazador de pasivación de defecto, un método para reducir la densidad de defectos de la película de perovskita, en la película de perovskita recocida debido a su no volatilidad, lo que se traduce en una reducción significativa de la pérdida por recombinación no radiativa y en una mejora de la calidad de la película.
La mejora de la morfología de la película se traduce en una reducción significativa de la densidad de defectos, lo que aumenta la eficiencia de conversión de potencia de las células solares de perovskita invertidas (p-i-n) hasta el 24,8% (24,5% certificado) con una baja pérdida de energía de 0,36 eV.
Además, los dispositivos sin encapsular presentan una estabilidad térmica mejorada más allá de las 1.000 horas bajo calentamiento continuo a 65 ± 5 °C en una guantera llena de nitrógeno, manteniendo el 98% de la eficiencia original.
Este eficaz método también puede aplicarse a las perovskitas de banda ancha y a dispositivos de gran superficie para reducir las pérdidas de tensión y aumentar la eficiencia.
En el futuro, los investigadores se proponen seguir ampliando la molécula y optimizar la estructura del dispositivo mediante ingeniería composicional e interfacial. También se centrarán en la fabricación de dispositivos de gran superficie.
Vía www.cityu.edu.hk
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