Células tándem de silicio eficientes y estables habilitadas por perovskitas de ancho de banda diseñadas por aniones

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares en tándem de perovskita y silicio ofrecen el potencial de superar el límite de Shockley-Queisser para las células solares de una sola unión.
• El desarrollo de células superiores de perovskita estables y de banda ancha es esencial para maximizar el rendimiento del dispositivo en tándem.

Objetivo del estudio:

• Diseñar una célula solar de perovskita de banda ancha estable para aplicaciones en tándem de perovskita y silicio de alta eficiencia.
• Investigar el papel de la ingeniería aniónica en aditivos bidimensionales (2D) para la optimización de la capa de pasivación.

Principales métodos:

• Se empleó ingeniería aniónica de aditivos 2D basados en fenetilamonio.
• Fabricación de una célula solar en tándem de perovskita y silicio monolítica de banda ancha con dos terminales.
• Prueba de estabilidad con 1000 horas de iluminación continua.

Principales resultados:

• Se desarrolló una célula solar de perovskita estable con una brecha de banda de ~ 1.7 eV, conservando más del 80% de su eficiencia de conversión de energía (PCE) inicial del 20,7% después de 1000 horas.
• La ingeniería aniónica permitió el control de las propiedades estructurales y eléctricas de las capas de pasivación 2D.
• Una célula solar monolítica en tándem de perovskita y silicio alcanzó un PCE alto del 26,7%.

Conclusiones:

• La célula solar de perovskita desarrollada demuestra un alto rendimiento y estabilidad, adecuada para aplicaciones en tándem.
• La ingeniería aniónica de aditivos 2D es una estrategia clave para mejorar la estabilidad y el rendimiento de las células solares de perovskita.
• El dispositivo en tándem optimizado logró un PCE significativo, destacando la respuesta espectral sinérgica entre la célula superior de perovskita de banda ancha y la célula inferior de silicio.