Células solares híbridas de perovskita orgánica e inorgánica implícitas basadas en la sensibilización interna del...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Energía renovable
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las perovskitas híbridas de baja dimensión ofrecen una mayor estabilidad, pero luchan con un bajo rendimiento fotovoltaico debido al limitado transporte de carga.
• Los materiales de perovskita 3D existentes superan a sus contrapartes de baja dimensión en eficiencia fotovoltaica.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevos compuestos híbridos de perovskita de baja dimensión sensibilizados con tintes para aplicaciones fotovoltaicas mejoradas.
• Investigar el impacto de la incorporación de tintes catiónicos en las propiedades electrónicas y fotovoltaicas de las perovskitas de baja dimensión.
• Explorar nuevas estrategias de diseño para materiales fotovoltaicos eficientes y sin plomo.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de cinco nuevos compuestos de tipo perovskita de baja dimensión (1-5) que incorporan triarilmetano, fenazinio y tintes catiónicos de cianina.
• Cálculos teóricos para analizar los efectos de los tintes en la estructura de la banda electrónica de los materiales de perovskita.
• Fabricación y ensayo de dispositivos de celdas solares utilizando compuestos de perovskita sintetizados, incluidas las mediciones de la eficiencia fotónica incidente (IPCE).

Principales resultados:

• El compuesto 1, con un tinte de triarilmetano, fue identificado como un candidato fotovoltaico prometedor a través de un análisis teórico.
• Las células solares basadas en el compuesto 1 lograron una eficiencia de conversión de energía (PCE) de aproximadamente el 0,1%, un valor alto para los materiales 1D que utilizan Spiro-OMeTAD sin dopaje.
• El compuesto a base de bismuto 5 también demostró PCEs de alrededor del 0,1%, lo que indica el potencial para la energía fotovoltaica sin plomo.
• Los espectros IPCE confirmaron la contribución del tinte a la fotocorriente general.

Conclusiones:

• La incorporación de tintes catiónicos puede conferir valiosas propiedades sensibilizantes a las cadenas de haluros metálicos de baja dimensión.
• Esta estrategia de sensibilización de tintes ofrece una ruta prometedora para el desarrollo de nuevos materiales fotovoltaicos estables y potencialmente libres de plomo.
• Los métodos de cribado automatizados como PROTEUS son herramientas efectivas para descubrir nuevos materiales similares a la perovskita.