Celdas solares de perovskita eficientes, estables y escalables que utilizan el poli-hexiltiofeno

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita utilizan comúnmente poli (triarylamine) (PTAA) o spiro-OMeTAD como materiales de transporte por agujero, pero se enfrentan a desafíos de comercialización debido al costo y la degradación inducida por el dopante.
• Poly ((3-hexylthiophene) (P3HT) ofrece una alternativa de bajo costo y fácil fabricación con buenas propiedades optoelectrónicas, pero su uso en células solares de perovskita se ha limitado a eficiencias de alrededor del 16%.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una arquitectura de dispositivo libre de dopantes para celdas solares de perovskita altamente eficientes que utilizan P3HT como material de transporte de agujeros.
• Para superar las limitaciones de eficiencia de P3HT en las células solares de perovskita y mejorar la estabilidad del dispositivo.

Principales métodos:

• Se propuso una nueva arquitectura del dispositivo, que incorpora una fina capa de perovskita halogenada de banda ancha formada in situ en la capa activa de perovskita utilizando bromuro de n-hexilo trimetilo amonio.
• Se utilizó como material de transporte de agujero libre de dopantes el poli-hexiltiofeno (P3HT).
• Se utilizaron métodos de recubrimiento de barras escalables para fabricar módulos de gran superficie.

Principales resultados:

• Se logró una eficiencia de conversión de potencia certificada del 22,7% con una histeresis mínima (±0,51%).
• Los dispositivos demostraron una buena estabilidad, manteniendo el 95% de la eficiencia inicial después de 1.370 horas de funcionamiento bajo una iluminación solar a temperatura ambiente.
• Los módulos de gran superficie (24,97 cm2) fabricados utilizando métodos escalables lograron una eficiencia de conversión de potencia del 16,0%.

Conclusiones:

• La arquitectura propuesta aprovecha con éxito el P3HT como un material de transporte de agujero libre de dopantes, aumentando significativamente la eficiencia y la estabilidad de las células solares de perovskita.
• Este enfoque ofrece una vía prometedora para la comercialización de células solares de perovskita al abordar los problemas de costo y degradación asociados con los materiales tradicionales.
• El uso de un haluro de banda ancha junto con P3HT presenta una dirección de investigación valiosa para el avance de la tecnología de células solares de perovskita.