Construcción de heterojunciones por sulfidación superficial para celdas solares de perovskita invertida eficientes

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Energía renovable
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita ofrecen altas eficiencias de conversión de energía, pero sufren problemas de estabilidad.
• La ingeniería de interfaz es crucial para optimizar la extracción de carga y el rendimiento del dispositivo en las células solares de perovskita.

Objetivo del estudio:

• Para construir una heterojunción de perovskita estable para las células solares invertidas utilizando la sulfidación superficial.
• Investigar el impacto de los enlaces plomo-azufre en las propiedades electrónicas y la estabilidad de las películas de perovskita.
• Mejorar el rendimiento y la vida útil de las células solares de perovskita invertida.

Principales métodos:

• Fabricación de películas de perovskita ricas en plomo (Pb).
• Tratamiento superficial mediante sulfidación para formar enlaces plomo-azufre (Pb-S).
• Caracterización de la interfaz de perovskita y sus propiedades electrónicas.
• Fabricación y ensayo de dispositivos de celdas solares invertidas.
• Prueba de estabilidad a largo plazo bajo tensión térmica e iluminación.

Principales resultados:

• Construcción exitosa de una heterojunción de perovskita estable a través de la sulfidación superficial.
• La formación de enlaces Pb-S elevó el nivel de Fermi e indujo un campo de superficie posterior para una mejor extracción de electrones.
• Eficiencia de conversión de potencia (PCE) alcanzada superior al 24% con una alta tensión de circuito abierto de 1,19 V.
• Se ha demostrado una mayor estabilidad del dispositivo, conservando más del 90% de la PCE inicial después de 2200 horas de envejecimiento a 85°C o 1000 horas de funcionamiento continuo.
• Estabilización observada de las heterojunciones de perovskita y fortalecimiento de las estructuras subyacentes de perovskita.

Conclusiones:

• La sulfidación superficial es una estrategia efectiva para crear heterojunciones estables de perovskita en células solares invertidas.
• Los bonos Pb-S desempeñan un papel fundamental en la mejora del rendimiento y la estabilidad a largo plazo de los dispositivos.
• Este enfoque reduce significativamente la pérdida de voltaje y mejora la vida útil de los dispositivos fotovoltaicos de perovskita.