Celdas solares de perovskita sin capa compacta con una eficiencia del 13,5%

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Energía renovable Energía renovable.
• La energía fotovoltaica es fotovoltaica.

Sus antecedentes:

• Las perovskitas de halogenuros organometálicos han surgido como materiales prometedores para la recolección de luz para las células solares, logrando más del 16% de eficiencias de conversión de energía.
• Las células solares de perovskita convencionales suelen utilizar capas de transporte de electrones y agujeros (ETL y HTL) que ensanchan el absorbente de perovskita.

Objetivo del estudio:

• Para investigar la viabilidad y la eficiencia de las células solares de perovskita de dos capas compactas y libres de capas.
• Para demostrar que una capa de transporte de electrones (ETL) no es esencial para lograr un alto rendimiento del dispositivo en las células solares de perovskita.

Principales métodos:

• Fabricación de células solares de perovskita de dos capas que utilizan materiales de transporte por agujero (HTM) sin una ETL.
• Caracterización del rendimiento del dispositivo, incluida la eficiencia de conversión de potencia (PCE).
• Análisis de espectroscopia de impedancia para comprender la dinámica del transporte de carga y la recombinación.

Principales resultados:

• Se han logrado eficiencias de conversión de potencia de hasta el 11,6% y el 13,5% utilizando derivados de poli (−3-hexiltiofeno) y espirobifluoreno como HTM, respectivamente.
• Demostró un rendimiento comparable a los dispositivos con un ZnO ETL, lo que indica el potencial para eliminar esta capa.
• La espectroscopia de impedancia reveló que la eliminación de ZnO aumenta la resistencia al contacto, pero reduce significativamente la recombinación de la superficie.

Conclusiones:

• Las células solares de perovskita de doble capa compactas y libres de capas pueden lograr excelentes eficiencias de dispositivo sin un ETL.
• La eliminación del ETL ofrece una arquitectura de dispositivo simplificada para las células solares de perovskita.
• La reducción de la recombinación superficial puede compensar el aumento de la resistencia al contacto cuando se omite el ETL.