Mejora de la extracción de carga en las células solares de perovskita invertida con ligandos de doble unión

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Energía renovable
• Las instalaciones fotovoltaicas

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita invertida (pin) ofrecen una mejor estabilidad que las células solares de perovskita nip, pero tienen una menor eficiencia de conversión de energía (PCE).
• Las pérdidas de energía en las PSC pin se producen principalmente en las interfaces entre la perovskita y las capas de transporte de carga.
• Los métodos actuales de pasivación que utilizan ligandos de unión en un solo sitio pueden limitar el factor de llenado debido a las capas resistentes.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevos ligandos pasivadores para las PSC de pin que mejoren la PCE.
• Para investigar ligandos que se unen a múltiples sitios de defecto para mejorar el rendimiento.
• Para abordar las pérdidas energéticas en las interfaces de los PSC de pines.

Principales métodos:

• Identificación y síntesis de nuevos ligandos diseñados para unirse a dos sitios de defecto de iones de plomo (Pb2+) vecinos.
• Fabricación de celdas solares de perovskita utilizando estos nuevos ligandos.
• Pruebas de rendimiento y estabilidad de los PSC fabricados en funcionamiento continuo.

Principales resultados:

• Se ha obtenido un PCE de estado cuasi estacionario certificado del 26,15% para 0,05 cm2 y del 24,74% para 1,04 cm2 de áreas iluminadas.
• Se ha demostrado una notable estabilidad operativa, conservando el 95% de la PCE inicial después de 1200 horas de funcionamiento continuo en el punto de potencia máxima de 1 sol a 65°C.
• Los nuevos ligandos se unen en una orientación plana, pasivando efectivamente los sitios de defecto.

Conclusiones:

• Los ligandos del sitio de doble unión desarrollados mejoran significativamente la PCE en las PSC de pines.
• Este enfoque supera las limitaciones de la pasivación en un solo sitio, mejorando el factor de llenado y el rendimiento general del dispositivo.
• La estabilidad y la eficiencia mejoradas de estas PSC representan un avance significativo en la tecnología de la energía solar.