La estructura metastable Dion-Jacobson 2D permite células solares de perovskita eficientes y estables

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita halogenada orgánica-inorgánica tridimensional (3D) son prometedoras para la conversión eficiente de energía solar.
• La mejora del transporte de carga y la estabilidad operativa en las PSC sigue siendo un desafío clave para la comercialización.

Objetivo del estudio:

• Mejorar el rendimiento de las PSC 3D empleando un tratamiento de superficie con perovskitas en capas 2D.
• Investigar el papel de una capa de perovskita metastable Dion-Jacobson (DJ) 2D en la optimización del transporte de agujeros y la eficiencia del dispositivo.

Principales métodos:

• Fabricación de PSC 3D con un tratamiento superficial de una perovskita DJ 2D metastable.
• Ajuste de las disposiciones orientacionales de las moléculas orgánicas voluminosas asimétricas dentro de la capa de perovskita 2D.
• Caracterización de las propiedades de transporte de carga y eficiencia de conversión de potencia (PCE).

Principales resultados:

• La capa superficial de perovskita DJ 2D metastable redujo la barrera de energía para el transporte de agujeros, aumentando las tasas de transporte fuera del plano en 4-5 veces.
• Un PSC 2D independiente logró un PCE del 4,9%.
• El PCE de los PSC 3D comunes se mejoró en un 12-16%, alcanzando hasta el 24,7% con la capa de superficie 2D. Un PSC triple-catión-mixto-halídeo conservó el 90% de su PCE inicial después de 1000 horas de funcionamiento.

Conclusiones:

• El tratamiento superficial con una perovskita DJ 2D metastable es una estrategia eficaz para mejorar el rendimiento de las PSC 3D.
• El transporte optimizado del agujero y la estabilidad mejorada sugieren un potencial significativo para la tecnología solar de perovskita escalable.
• Este enfoque ofrece un camino hacia una mayor eficiencia y células solares de perovskita más duraderas.