Celdas solares de perovskita de alta eficiencia y menos histeresis, estables frente a los rayos UV, con capa de...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita (PSC) muestran una alta eficiencia, pero sufren problemas de inestabilidad y degradación.
• El óxido de zinc (ZnO) como capa de transporte de electrones (ETL) en las PSC presenta propiedades electrónicas y ópticas favorables.
• La naturaleza básica de Lewis de las superficies de ZnO puede causar la desprotonación de la perovskita, lo que lleva a la degradación del dispositivo.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia para mejorar la estabilidad y el rendimiento de las PSC.
• Abordar los problemas de degradación asociados con los ETL de ZnO en las PSC.
• Investigar el efecto de la modificación superficial del ZnO con ZnS en el rendimiento del PSC.

Principales métodos:

• Conversión de la superficie de ZnO en sulfuro de zinc (ZnS) en la interfaz ZnO/perovskita mediante un proceso de sulfidación.
• Caracterización de la interfaz modificada y evaluación de su impacto en el transporte de electrones y la recombinación de cargas.
• Fabricación y ensayo de dispositivos PSC con la interfaz ZnO-ZnS modificada.

Principales resultados:

• La interfaz ZnO-ZnS se une efectivamente con Pb2+, creando una vía de transporte de electrones acelerada.
• Se observó una reducción de la recombinación de carga interfacial y una mejora de la transferencia de electrones.
• Se logró una eficiencia campeona de PSC del 20,7% sin histeresis significativa y una mayor estabilidad.

Conclusiones:

• La sulfidación superficial de ZnO a ZnS es un método simple pero eficaz para mejorar el rendimiento de la PSC.
• El ZnS actúa como una ETL en cascada y una capa de pasivación, mejorando la eficiencia y la estabilidad del dispositivo.
• Los dispositivos modificados conservaron el 88% del rendimiento inicial después de 1000 horas de almacenamiento y el 87% después de 500 horas de exposición a los rayos UV.