Formación de perovskita de plomo catalizada por ácido sulfámico para la fabricación de células solares en sustratos...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los materiales de perovskita de plomo como el triiodoplumbato de metilamonio (CH3NH3PbI3) son prometedores para las células solares imprimibles (SC).
• Los métodos de preparación actuales implican escisiones energéticamente costosas y la formación de soluciones precursoras, lo que afecta a la eficiencia.
• La optimización de la formación de la película de perovskita es crucial para mejorar el rendimiento de las células solares.

Objetivo del estudio:

• Investigar el efecto del ácido sulfámico zwitteriónico (NH3SO3, SA) en la preparación y el rendimiento de las células solares de perovskita de plomo.
• Determinar si el SA puede acelerar la conversión de PbI2 (PI) en CH3NH3PbI3 (PV) y mejorar el crecimiento de los cristales PV.
• Evaluar el impacto de la SA en la eficiencia de conversión de potencia y la estabilidad de los dispositivos SC.

Principales métodos:

• Incorporación de una pequeña cantidad (0,7 por ciento en peso) de ácido sulfúrico (SA) en la solución precursora de las células solares CH3NH3PbI3 (PV).
• Fabricación de dispositivos SC en sustratos de óxido de indio y estaño (ITO) utilizando una película fotovoltaica de 320 nm de espesor.
• Recubrimiento y calentamiento del sustrato para formar la película de perovskita, con y sin SA.
• Caracterización del rendimiento del dispositivo, incluida la corriente de cortocircuito, la tensión de circuito abierto, el factor de llenado y la eficiencia de conversión de potencia.
• Prueba de la reproducibilidad, histeresis y estabilidad del dispositivo en condiciones ambientales.

Principales resultados:

• El ácido sulfámico (SA) aceleró la conversión de PbI2 (PI) a CH3NH3PbI3 (PV) y promovió el crecimiento de cristales PV.
• Los dispositivos SC fabricados con un 0,7% en peso de SA mostraron una eficiencia de conversión de potencia un 22,5% más alta (16,02%) en comparación con los dispositivos sin SA.
• Los dispositivos con SA mostraron una mejora en la corriente de cortocircuito, el voltaje de circuito abierto y el factor de llenado, con una histeresis mínima.
• Se observó una eficiencia reproducible (±0,3% para 25 dispositivos) y una longevidad respetable para los dispositivos no encapsulados.
• Un dispositivo SC flexible fabricado en ITO/polietilenaftalato con SA logró una eficiencia del 12,4%.

Conclusiones:

• El ácido sulfámico (SA) es un aditivo eficaz para acelerar la fabricación de células solares de perovskita de plomo (PV) y mejorar el rendimiento del dispositivo.
• La adición de SA conduce a mejoras significativas en la eficiencia de conversión de potencia y la estabilidad del dispositivo.
• El SA facilita la transferencia de electrones, contribuyendo al rendimiento general mejorado de las células solares.
• Los resultados demuestran el potencial de SA para desarrollar células solares de perovskita imprimibles eficientes y estables.