Células solares eficientes y estables mediante el uso de la brecha de banda inherente del yoduro de plomo de...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• El triyoduro de plomo de formamidina (FAPbI3) es un material prometedor para las células solares de perovskita, pero su fase α negra requiere estabilización.
• Los aditivos comunes como el metilamonio (MA), el cesio y el bromo pueden mejorar la estabilidad, pero tienen un impacto negativo en la brecha de banda y el rendimiento térmico.

Objetivo del estudio:

• Investigar el dicloruro de metilendiamonio (MDACl2) como un nuevo dopante para estabilizar la fase α-FAPbI3 en las células solares de perovskita.
• Evaluar el impacto del dopaje de MDACl2 en el rendimiento fotovoltaico y la estabilidad operativa de estos dispositivos.

Principales métodos:

• El dopaje de FAPbI3 con MDACl2.
• Fabricación y caracterización de las células solares de perovskita.
• Prueba de rendimiento bajo luz solar simulada con seguimiento del punto de máxima potencia.
• Pruebas de envejecimiento acelerado, incluido el recocido térmico y la exposición a condiciones ambientales.

Principales resultados:

• Se han obtenido densidades de corriente de cortocircuito certificadas entre 26,1 y 26,7 mA/cm2.
• Eficiencias certificadas de conversión de potencia (PCE) obtenidas del 23,7%.
• Dispositivos mantenidos por encima del 90% de la ECP inicial después de 600 horas de funcionamiento a plena luz solar.
• Los dispositivos no encapsulados retienen más del 90% de PCE después de 20 horas de recocido a 150°C en el aire.
• Se ha demostrado una estabilidad térmica y de humedad superior en comparación con los dispositivos de control estabilizados con MAPbBr3.

Conclusiones:

• MDACl2 es un dopante eficaz para estabilizar la fase α-FAPbI3, superando las limitaciones de los aditivos tradicionales.
• Las células solares de perovskita dopadas con MDACl2 presentan una excelente estabilidad operativa a largo plazo y altos PCE.
• Estos hallazgos presentan una estrategia viable para desarrollar células solares de perovskita altamente estables y eficientes para aplicaciones comerciales.