Segregación de fase suprimida para las células solares de perovskita de triple unión

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita ofrecen espacios de banda ajustables y una fabricación fácil, lo que las hace prometedoras para la fotovoltaica de múltiples uniones.
• La segregación de fase inducida por la luz en perovskitas de banda ancha (> 1,65 eV) limita la eficiencia y la estabilidad, especialmente en diseños de triple unión que requieren una célula superior de 2,0 eV.
• Abordar la segregación de fases es crucial para el avance de la tecnología de células solares basadas en perovskita.

Objetivo del estudio:

• Investigar la relación entre la distorsión de la celosía y la segregación de fases en las perovskitas mezcladas yoduro/bromuro.
• Desarrollar células solares de triple unión de toda perovskita estables y de alta eficiencia utilizando un absorbente de brecha de banda de 2,0 eV.
• Demostrar el potencial de las perovskitas en aplicaciones fotovoltaicas avanzadas.

Principales métodos:

• Estudio de la distorsión de la celosía en perovskitas mezcladas yoduro/bromuro y su efecto sobre las barreras de energía de la migración iónica.
• Celdas solares de triple unión fabricadas con una perovskita inorgánica mixta de rubidio y cesio con una distorsión de celosía significativa para la subcélula superior.
• Caracterizó la eficiencia, el voltaje de circuito abierto y la estabilidad operativa de las células solares fabricadas.

Principales resultados:

• Se encontró que la distorsión de la red suprime la segregación de fase al aumentar la barrera de energía de migración iónica.
• Logró una eficiencia de conversión de energía certificada del 23,3% para células solares de triple unión de toda perovskita con una célula superior de 2,0 eV.
• Los dispositivos demostraron una excelente estabilidad, conservando el 80% de su eficiencia inicial después de 420 horas de funcionamiento.

Conclusiones:

• La distorsión del enrejado es un factor clave para mitigar la segregación de fases y mejorar la estabilidad de las perovskitas de banda ancha.
• Este trabajo presenta la primera eficiencia certificada para las células solares de triple unión basadas en perovskita, allanando el camino para su comercialización.
• La estrategia de perovskita desarrollada ofrece un camino viable hacia una conversión de energía solar altamente eficiente y estable.