Células solares de triple unión con cianato en perovskitas de banda ultra ancha

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita ofrecen una capacidad de ajuste de banda única para aplicaciones en tándem.
• El aumento de las bandas de perovskita por encima de 1,90 eV para las células de triple unión a menudo conduce a una pérdida de voltaje significativa.
• Minimizar la pérdida de voltaje en las perovskitas de banda ancha es crucial para avanzar en la eficiencia de las células solares.

Objetivo del estudio:

• Investigar el potencial del cianato (OCN-) como sustituto del bromuro en las células solares de perovskita.
• Explorar el impacto de la incorporación de OCN en la estructura de la red de perovskita y las propiedades optoelectrónicas.
• Desarrollar materiales de perovskita de banda ancha de alta eficiencia para las células solares de triple unión.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de los materiales que contienen perovskita.
• Se utilizó microscopía electrónica y dispersión de rayos X para confirmar la incorporación de OCN y analizar la estructura de la celosía.
• Se han fabricado y probado dispositivos de celdas solares de perovskita de unión única y triple.

Principales resultados:

• Se confirmó la incorporación de OCN en la red de perovskita, induciendo la distorsión de la red y la distribución uniforme de halogenuros.
• Las perovskitas basadas en OCN demostraron una mayor energía de formación de defectos y una reducción de la recombinación no radiativa.
• Logró un dispositivo de unión única de perovskita de 1,93 eV con un voltaje de circuito abierto de 1,422 V (V_OC) y una célula de triple unión de perovskita-perovskita-silicio con una eficiencia del 27,62%.

Conclusiones:

• El cianato (OCN-) es un pseudohaluro viable para afinar bandas de perovskita sin comprometer la calidad del material.
• La incorporación de OCN suprime efectivamente la recombinación no radiativa y mejora las características de voltaje en las perovskitas de banda ancha.
• Este trabajo allana el camino para las células solares en tándem basadas en perovskita altamente eficientes, incluidas las arquitecturas de triple unión.