Células solares libres de plomo y estables en el aire con una eficiencia superior al 7,5%

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Energía renovable
• Optoelectrónica y sus derivados

Sus antecedentes:

• El ortorrómbico negro (B-γ) CsSnI3 es una perovskita ecológica prometedora para las células solares debido a su baja toxicidad y buenas propiedades optoelectrónicas.
• Un desafío clave para las células solares de perovskita CsSnI3 (PSC) es la rápida oxidación de Sn2+ a Sn4+ en el aire ambiente, lo que limita la estabilidad del dispositivo.
• El desarrollo de PPC estables y eficientes, respetuosas con el medio ambiente, es crucial para el avance de las tecnologías de energía renovable.

Objetivo del estudio:

• Para mejorar la estabilidad del aire ambiente de las células solares de perovskita CsSnI3 negras.
• Mejorar la eficiencia de conversión de potencia (PCE) de los dispositivos basados en CsSnI3.
• Investigar el papel del N,N omino'-metilenobis (acrilamida) (MBAA) en la estabilización de la estructura de la perovskita.

Principales métodos:

• Incorporación de N,N omino'-metilenobis (acrilamida) (MBAA) en la capa de perovskita B-γ CsSnI3.
• Utilización de poli (hexiltiofeno) como material de transporte del agujero.
• Fabricación y ensayo de células solares de perovskita CsSnI3-MBAA sin encapsular bajo diversas condiciones.

Principales resultados:

• Las células solares de perovskita B-γ CsSnI3 estables con el aire ambiente se fabricaron con éxito utilizando MBAA.
• La mayor eficiencia de conversión de potencia (PCE) alcanzada fue del 7,50% para las PSC CsSnI3-MBAA no encapsuladas en condiciones de aire ambiente.
• La modificación de MBAA mejoró significativamente la estabilidad del dispositivo, conservando el 60,2% de PCE después de 1440h en condiciones inertes, el 76,5% después de 120h en aire ambiente y el 58,4% después de 120h de iluminación continua.

Conclusiones:

• N,N omino'-metilenobis ((acrilamida) estabiliza eficazmente el CsSnI3 negro formando enlaces de coordinación con el Sn2+, reduciendo la densidad de los defectos y evitando la oxidación.
• La perovskita CsSnI3 modificada exhibe una mayor estabilidad bajo diversas tensiones ambientales, crucial para las aplicaciones prácticas.
• Este trabajo presenta una estrategia viable para desarrollar células solares de perovskita de alto rendimiento, estables y ecológicas.