Interfaces estabilizadoras entre perovskita y sustrato para módulos de perovskita de alto rendimiento

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita son prometedoras para la energía renovable.
• La ingeniería de interfaz es crucial para la eficiencia y la estabilidad de la PSC.
• La interfaz entre perovskita y sustrato está menos estudiada que las interfaces superiores.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto del dimetilsulfóxido (DMSO) en las interfaces entre perovskita y sustrato.
• Desarrollar estrategias para mitigar los vacíos interfaciales y mejorar la estabilidad de las PSC.
• Mejorar la eficiencia de conversión de potencia (PCE) y la vida útil de las PSC.

Principales métodos:

• Se utiliza el dimetilsulfóxido (DMSO) como aditivo líquido para la formación de la película de perovskita.
• Se introdujo carbohidrato en estado sólido para reemplazar parcialmente el DMSO.
• Las PSC de tipo p/intrínseco/n (p-i-n) fabricadas con un recubrimiento de cuchilla.
• Se han realizado pruebas de estabilidad de funcionamiento de 550 horas a 60°C.

Principales resultados:

• Se encontró que el DMSO quedaba atrapado durante la formación de la película, creando huecos en las interfaces de perovskita y sustrato.
• Estos huecos aceleraron la degradación de la PSC bajo la iluminación.
• El reemplazo parcial de DMSO por carbohidratos redujo efectivamente los huecos interfaciales.
• Se ha alcanzado un PCE máximo estabilizado del 23,6% para las PSC optimizadas.
• No se ha demostrado pérdida de eficacia después de 550 horas de ensayo a 60°C.
• Los mini módulos de perovskita lograron PCE certificados del 19,3% (18,1 cm2) y del 19,2% (50,0 cm2).

Conclusiones:

• Los huecos interfaciales causados por el DMSO atrapado son perjudiciales para la estabilidad del PSC.
• El carbohidrato es un aditivo eficaz para reducir los huecos interfaciales y mejorar el rendimiento de la PSC.
• Las PSC desarrolladas presentan una alta eficiencia y una excelente estabilidad operativa a largo plazo.