Celdas solares en tándem de toda perovskita con pasivación mejorada de la superficie del grano

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares en tándem de toda perovskita prometen eficiencias más altas que las células de unión única, pero se han quedado atrás.
• Lograr una alta fotocorriente en células en tándem requiere subcélulas gruesas y estrechas, lo cual es difícil debido a las cortas longitudes de difusión del portador en las perovskitas Pb-Sn.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar perovskitas Pb-Sn con mayores longitudes de difusión del portador para mejorar el rendimiento de las células solares en tándem.
• Para superar las limitaciones de eficiencia de las actuales células solares en tándem de toda perovskita.

Principales métodos:

• Utilizó pasivación de cationes de amonio, específicamente 4-trifluorometil-fenilamonio (CF3-PA), para mejorar las interacciones superficiales de la perovskita.
• Empleó simulaciones de dinámica molecular para predecir y validar una mejor adsorción del pasivador.
• Las células solares de perovskita Pb-Sn fabricadas y las células solares en tándem de toda la perovskita que incorporan las perovskitas pasivadas.

Principales resultados:

• Se logró un aumento de dos veces en la longitud de difusión del portador en perovskitas Pb-Sn, superior a 5 μm.
• Se ha demostrado que las células solares de perovskita Pb-Sn tienen una eficiencia superior al 22%.
• Se informó de una eficiencia certificada del 26,4% para las células solares en tándem de toda perovskita, superando a las células de unión única.
• Mostró un rendimiento estable del dispositivo, manteniendo más del 90% de eficiencia después de 600 horas de funcionamiento.

Conclusiones:

• La pasivación por cationes de amonio, particularmente con CF3-PA, mejora efectivamente las longitudes de difusión del portador en las perovskitas Pb-Sn.
• La estrategia de pasivación desarrollada permite la creación de células solares en tándem de toda perovskita de alta eficiencia y estabilidad que superan el rendimiento de una sola unión.
• Este avance representa un paso significativo hacia la realización del pleno potencial de la tecnología solar de perovskita.