Ingeniería de límites de grano con supramoleculas de porfirina autoensambladas para fotovoltaicos de perovskita de...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Los límites de grano en las células solares de perovskita policristalina (PSC) son sitios críticos para las limitaciones de rendimiento e inestabilidad.
• Las estrategias de pasivación existentes a menudo emplean materiales aislantes que dificultan el transporte de cargas, particularmente el transporte de agujeros.

Objetivo del estudio:

• Para diseñar un nuevo aglutinante supramolecular para los límites de grano de perovskita.
• Para pasivar simultáneamente los defectos y promover el transporte eficiente de los agujeros a través de estas fronteras.
• Mejorar el rendimiento general y la estabilidad de las PSC de gran superficie.

Principales métodos:

• Dopaje de películas de perovskita con porfirinas monoamínicas (MP) que se autoensamblan en supramoleculas en los límites de los granos.
• Formación de porfirinas de amonio mediante protonación por cationes orgánicos, lo que permite la pasivación de defectos y la extracción de agujeros.
• Utilizando polarones periódicos dentro de las supramoleculas, particularmente las supramoleculas de NiP, para facilitar el transporte de agujeros a través de los límites de los granos.

Principales resultados:

• Las PSC dopadas con níquel alcanzaron una eficiencia certificada de conversión de potencia del 22,1% para un área activa de 1,0 cm2.
• Se observaron mejoras significativas en el voltaje de circuito abierto y en el factor de llenado.
• Los dispositivos no encapsulados demostraron una excelente estabilidad operativa, conservando más del 80% de rendimiento después de 3000 horas de iluminación continua o estrés térmico.

Conclusiones:

• El aglutinante supramolecular desarrollado pasiva efectivamente los defectos y mejora el transporte de carga en los límites de los granos de perovskita.
• Este enfoque ofrece una estrategia prometedora para mejorar la eficiencia y la estabilidad a largo plazo de las PSC de gran superficie.
• El sistema de supramoleculas de NiP muestra un potencial particular para el avance de la tecnología de células solares de perovskita.