Hacia la vinculación de las vidas de laboratorio y de campo de las células solares de perovskita

Área de la Ciencia:

• Las instalaciones fotovoltaicas
• Ciencias de los materiales
• Física de los dispositivos

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita de halogenuros metálicos ofrecen soluciones fotovoltaicas de bajo costo y alta eficiencia.
• La comercialización requiere comprender la confiabilidad de PSC bajo factores estresantes al aire libre combinados como la luz, el calor y la humedad.
• El desarrollo de protocolos acelerados de pruebas en interiores es crucial para predecir la degradación en el mundo real.

Objetivo del estudio:

• Establecer una correlación entre los ensayos acelerados de estabilidad en interiores y el envejecimiento al aire libre de las células solares de perovskita.
• Identificar los principales mecanismos de degradación y los factores de tensión que afectan a la estabilidad operativa del PSC.
• Orientar el desarrollo de dispositivos PSC más fiables.

Principales métodos:

• Utilizó PSCs de última generación positivos-intrínsecos-negativos (p-i-n) con eficiencias de hasta el 25,5%.
• Se han realizado ensayos acelerados de estabilidad en interiores bajo iluminación combinada y temperaturas elevadas.
• Se realizaron pruebas de envejecimiento al aire libre durante seis meses para el análisis comparativo.
• Se ha investigado el papel de la interfaz óxido de indio-lata/monocapa autoensamblada/perovskita.

Principales resultados:

• Las pruebas aceleradas en interiores predijeron con éxito la degradación observada en experimentos de envejecimiento al aire libre de seis meses.
• Las tasas de degradación del dispositivo bajo iluminación y temperaturas elevadas fueron más indicativas de la fiabilidad al aire libre.
• La interfaz entre la capa de transporte del agujero y la perovskita se identificó como crítica para la estabilidad del dispositivo.
• La mejora del bloqueo de iones en la capa de transporte del agujero mejoró la estabilidad operativa en aproximadamente 2,8 veces.

Conclusiones:

• Los protocolos acelerados de ensayos en interiores pueden predecir eficazmente el rendimiento y la fiabilidad a largo plazo de las PSC p-i-n en exteriores.
• Las mejoras específicas en la interfaz entre la capa de transporte del agujero y la perovskita aumentan significativamente la estabilidad operativa del PSC.
• Las PSC mejoradas se obtienen durante 1.000 horas a 85°C y 8.200 horas a 50°C (proyección de degradación del 20%).