Celdas solares bidimensionales de perovskita de Ruddlesden-Popper de alta eficiencia

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las perovskitas orgánicas-inorgánicas tridimensionales (3D) ofrecen altas eficiencias de conversión de energía (> 20%) para las células solares de película delgada.
• Sin embargo, las perovskitas 3D sufren de una escasa estabilidad ambiental y fotográfica.
• Las perovskitas 2D en capas (fases de Ruddlesden-Popper) muestran una estabilidad mejorada pero una eficiencia limitada (4,73%) debido al transporte de carga inhibido.

Objetivo del estudio:

• Para mejorar la eficiencia y la estabilidad de las células solares de perovskita 2D.
• Para superar las limitaciones de transporte de carga en estructuras de perovskita en capas.
• Desarrollar una vía para dispositivos optoelectrónicos estables y de alto rendimiento.

Principales métodos:

• Fabricación de películas finas de perovskita 2D casi monocristalinas.
• La obtención de una alineación preferencial fuera del plano de los planos cristalográficos de perovskita inorgánica.
• Fabricación de células solares planas utilizando estas películas alineadas.

Principales resultados:

• Logró una eficiencia fotovoltaica del 12,52% sin histeresis.
• Demostró una estabilidad significativamente mejorada bajo la luz, la humedad y el estrés térmico en comparación con las perovskitas 3D.
• Los dispositivos no encapsulados mantienen una eficiencia superior al 60% durante más de 2250 horas de iluminación.
• Los dispositivos encapsulados no mostraron degradación bajo iluminación o humedad.

Conclusiones:

• Las películas finas de perovskita 2D monocristalinas procesadas en solución permiten un transporte eficiente de la carga.
• Estas perovskitas en capas ofrecen una ruta prometedora para dispositivos optoelectrónicos de alto rendimiento con estabilidad a largo plazo.
• Los hallazgos allanan el camino para las células solares basadas en perovskita tecnológicamente relevantes y estables.