Ingeniería de la textura de composición para celdas solares de perovskita de banda ancha altamente estables

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita de banda ancha (WBG) son cruciales para los dispositivos en tándem de alta eficiencia.
• Las PSC mixtas de bromo y yodo (Br-I) se enfrentan a desafíos con la segregación de fase Br-I en condiciones operativas, limitando el voltaje y la estabilidad.
• La formación de defectos durante la rápida cristalización de las perovskitas ricas en Br dificulta aún más el rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar PSC WBG altamente estables y eficientes utilizando perovskita mixta de haluro de Br-I.
• Para mitigar la segregación de fase Br-I y reducir la densidad de los defectos en las películas de perovskita.
• Para crear eficientes células solares en tándem de toda perovskita.

Principales métodos:

• Combinación de la cristalización rápida de Br con un método suave de apagado de gas.
• Películas de perovskita WBG mezcladas de 1,75 voltios de electrones altamente texturizadas y preparadas.
• Las PSC WBG integradas con PSC de banda estrecha en un dispositivo en tándem de dos terminales.

Principales resultados:

• Se han logrado WBG PSC de 1,75 electrones-voltios con una eficiencia de conversión de potencia superior al 20% y un voltaje de circuito abierto (Voc) de 1,33 voltios.
• Se ha demostrado una excelente estabilidad operativa con una degradación inferior al 5% durante 1100 horas a 65°C bajo 1,2 horas de sol.
• Fabricado una célula solar en tándem de toda perovskita con un 27.1% de eficiencia con un Voc de 2.2 voltios.

Conclusiones:

• El método de apagado de gas produce efectivamente películas de perovskita WBG estables y eficientes al reducir la densidad de los defectos y la segregación de fases.
• Los PSC de WBG desarrollados son adecuados para aplicaciones de células solares en tándem de alto rendimiento.
• El dispositivo en tándem de toda perovskita muestra un potencial significativo para la futura conversión de energía solar.