Absorbente de perovskita mixta de haluro de plomo y cationes para celdas solares en tándem

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Las instalaciones fotovoltaicas
• Energía renovable

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita de halogenuros metálicos ofrecen una vía para mejorar la eficiencia del módulo fotovoltaico de silicio.
• Las arquitecturas en tándem que combinan células de perovskita y silicio pueden aumentar la eficiencia de ~ 20% a 30%.
• El logro de brechas óptimas en las celdas de perovskita (~ 1,75 eV) es crucial, pero los problemas de estabilidad han obstaculizado el progreso.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un material de perovskita de halogenuros metálicos fotostable y térmicamente estable para aplicaciones fotovoltaicas.
• Fabricar y caracterizar las células solares de perovskita con una brecha de banda óptica objetivo de ~ 1,75 eV.
• Demostrar la viabilidad de módulos fotovoltaicos en tándem de perovskita y silicio de alta eficiencia.

Principales métodos:

• Sintetizó una nueva composición de perovskita: [HC ((NH2) 2)) ((0.83) Cs ((0.17) Pb ((I ((0.6) Br ((0.4))) 3.
• Celdas solares de perovskita fabricadas de área pequeña y de área grande.
• Eficiencia de conversión de potencia y tensión medida en circuito abierto.
• Celdas de perovskita integradas con celdas de silicio en una configuración en tándem de cuatro terminales.

Principales resultados:

• Desarrolló un material de perovskita altamente cristalino y de composición estable con una brecha de banda óptica de ~ 1.74 eV.
• Se obtienen voltajes de circuito abierto de 1,2 voltios y eficiencias de conversión de potencia superiores al 17% (pequeña superficie) y al 14,7% (0,715 cm2).
• Se ha demostrado una eficiencia superior al 25% en las celdas tándem de cuatro terminales mediante la combinación de las celdas de perovskita con una celda de silicio con una eficiencia del 19%.

Conclusiones:

• El material de perovskita desarrollado presenta una estabilidad fotográfica y térmica prometedora.
• Las celdas en tándem de perovskita y silicio muestran un potencial significativo para superar las actuales eficiencias fotovoltaicas comerciales de silicio.
• Este trabajo allana el camino para la próxima generación de tecnologías de conversión de energía solar de alta eficiencia.