P-dopaje polimérico radical y modulación de granos para módulos solares de perovskita estables y eficientes

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Las instalaciones fotovoltaicas
• Química del estado sólido

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita de alto rendimiento requieren absorbentes de luz de perovskita de alta calidad y capas de extracción de orificios orgánicos estables.
• Las PSC existentes se enfrentan a desafíos de estabilidad bajo estrés operativo, incluida la iluminación, el calor y la humedad.

Objetivo del estudio:

• Mejorar el rendimiento y la estabilidad operativa de las células solares de perovskita de cationes mixtas.
• Introducir nuevos materiales para la modulación de los límites de grano y las capas de transporte de orificios en las PSC.

Principales métodos:

• Incorporación de un derivado de fullereno funcionalizado con ácido fosfónico como modulador del límite de grano en perovskitas mixtas de cationes.
• Desarrollo y aplicación de un polímero radical redox activo, sal de polioxoammonio, como material transportador de agujeros y barrera de difusión de iones.
• Fabricación y caracterización de las células solares de perovskita y los módulos mínimos.

Principales resultados:

• Se logró una eficiencia de conversión de potencia (PCE) del 23,5% para PSC de anión-catión mixto de 1 cm2.
• Se ha demostrado un PCE del 21,4% para minimódulos de 17,1 centímetros cuadrados.
• Los PSC desarrollados conservaron el 95,5% de su eficiencia inicial después de 3265 horas de iluminación continua de 1 sol a 70°C.

Conclusiones:

• El derivado de fullereno funcionalizado con ácido fosfónico consolida efectivamente la estructura cristalina de la perovskita, mejorando la tolerancia de la película.
• La sal de polioxoammonio facilita el p-doping y mitiga la difusión de iones de litio, mejorando la estabilidad del dispositivo.
• El estudio presenta una estrategia viable para crear celdas solares de perovskita altamente eficientes y duraderas para aplicaciones prácticas.