Las celdas solares de perovskita basadas en β-CsPbI_{3 estabilizadas termodinámicamente con eficiencias >18}

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Energía renovable
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• El yoduro de plomo beta-cesio (β-CsPbI3) posee una brecha de banda favorable para las células solares en tándem.
• La deposición experimental y la estabilización de las películas β-CsPbI3 presentan desafíos significativos.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método para obtener películas β-CsPbI3 altamente cristalinas con mayor estabilidad de fase.
• Mejorar el rendimiento y la fiabilidad de las células solares de perovskita basadas en β-CsPbI3.

Principales métodos:

• Fabricación de películas β-CsPbI3.
• Diseminación de rayos X basada en sincrotrones para el análisis estructural.
• Análisis elemental mediante espectrometría de masas de plasma acoplado inductivamente (ICP-MS) y espectrometría de masas de iones secundarios en tiempo de vuelo (ToF-SIMS).
• Tratamiento superficial con yoduro de colina.

Principales resultados:

• Se obtuvieron películas β-CsPbI3 altamente cristalinas con respuesta espectral extendida y mayor estabilidad de fase.
• La dispersión de rayos X sincrotrón confirmó granos β-CsPbI3 muy orientados.
• Los análisis elementales confirmaron la composición totalmente inorgánica.
• El tratamiento superficial de yoduro de colina mitigó los defectos de la película, mejoró la vida útil del portador de carga y optimizó la alineación del nivel de energía.
• Las células solares de perovskita lograron eficiencias reproducibles y estables del 18,4% en condiciones ambientales elevadas (45 ± 5 °C).

Conclusiones:

• El método desarrollado permite la producción de células solares de perovskita β-CsPbI3 estables y eficientes.
• El tratamiento superficial con yoduro de colina es una estrategia viable para mejorar el rendimiento y la estabilidad de las células solares de perovskita.
• Los hallazgos contribuyen al avance de la tecnología de celdas solares de perovskita totalmente inorgánica para aplicaciones prácticas.