Celdas solares de perovskita p-i-n de alta eficiencia que soportan las variaciones de temperatura

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las fluctuaciones diarias de temperatura causan transiciones de fase y cepas de celosía en las perovskitas halogenadas, lo que compromete su estabilidad en aplicaciones de celdas solares.
• El desarrollo de células solares de perovskita estables es crucial para el avance de las tecnologías de energía renovable.

Objetivo del estudio:

• Mejorar la estabilidad operativa y el rendimiento de las células solares de perovskita.
• Investigar el papel del β-poli (1,1-difluoroetileno) en la estabilización de la fase negra de la perovskita y el control de la cristalización de la película.

Principales métodos:

• Utilizó la estructura dipolar ordenada de β-poli (1,1-difluoroetileno) para influir en la cristalización de la película de perovskita y la alineación del nivel de energía.
• Las células solares de perovskita p-i-n fabricadas y probadas incorporan el polímero estabilizador.
• Pruebas de estabilidad a largo plazo realizadas bajo seguimiento continuo del punto de potencia máxima de 1 sol a temperaturas elevadas (25 °C y 75 °C) y ciclos térmicos rápidos (-60 °C a +80 °C).

Principales resultados:

• Se alcanzaron eficiencias de conversión de potencia récord del 24,6% para las células de 18 mm2 y del 23,1% para las células de 1 cm2.
• Demostró una notable estabilidad operativa, conservando el 96% y el 88% de la eficiencia inicial después de 1000 horas a 25°C y 75°C, respectivamente.
• No se observó degradación del rendimiento bajo ciclos térmicos rápidos, destacando la robustez del material.

Conclusiones:

• La estructura dipolar ordenada del β-poli ((1,1-difluoroetileno) estabiliza efectivamente la fase negra de la perovskita, mitigando los problemas de las variaciones de temperatura.
• Esta estrategia de estabilización mejora significativamente tanto la eficiencia de conversión de energía como la estabilidad operativa a largo plazo de las células solares de perovskita.
• Los hallazgos presentan un enfoque prometedor para el desarrollo de celdas solares de perovskita duraderas y de alto rendimiento para aplicaciones prácticas.