Las perovskitas 2D Dion-Jacobson basadas en plomo y estaño aumentan el rendimiento de las células solares

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las perovskitas halogenadas bidimensionales en estructuras jerárquicas bidimensionales y tridimensionales mejoran el rendimiento y la estabilidad del dispositivo.
• Las perovskitas halogenadas de fase 2D Dion-Jacobson (DJ) ofrecen propiedades superiores de transporte de carga, lo que las hace atractivas para aplicaciones de celdas solares.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevas perovskitas de fase 2D DJ utilizando un espaciador orgánico de 3- (aminometil) piperidinio (3AMP) para perovskitas mixtas a base de plomo y estaño (Pb/Sn).
• Fabricar y caracterizar las células solares utilizando estas perovskitas compuestas como absorbentes de luz para mejorar la eficiencia y la estabilidad.

Principales métodos:

• Fabricación de perovskitas de fase DJ 2D que incorporan un espaciador orgánico 3AMP.
• Síntesis de perovskitas mixtas basadas en Pb/Sn con una brecha de banda estrecha (1,27 eV) y una larga vida útil del portador (657,7 ns).
• Fabricación de células solares utilizando un compuesto de DJ 2D basado en 3AMP y absorbentes de luz de perovskita 3D MA$_{0.5}$FA$_{0.5}$Pb$_{0.5}$Sn$_{0.5}$I$_{3}$

Principales resultados:

• Logró una brecha de banda estrecha de 1,27 eV y una vida útil del portador de 657,7 ns en las perovskitas 2D DJ.
• Las células solares demostraron una eficiencia de conversión de energía (ECP) del 20,09%.
• Los dispositivos exhibían una alta tensión de circuito abierto (VOC) de 0,88 V, un factor de llenado (FF) del 79,74% y una densidad de corriente de cortocircuito (JSC) de 28,63 mA cm2.

Conclusiones:

• El uso de 3AMP como espaciador orgánico en perovskitas DJ 2D es una estrategia efectiva para mejorar el rendimiento de las células solares de banda estrecha de unión única.
• Estas perovskitas compuestas ofrecen una alternativa prometedora y altamente eficiente para las células solares de fondo en configuraciones de dispositivos en tándem.
• Los materiales desarrollados muestran potencial para avanzar en las tecnologías de energía solar de próxima generación a través de una mayor eficiencia y estabilidad.