Células solares de perovskita p-i-n altamente eficientes y escalables habilitadas por interfaces de polimetaloceno

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita p-i-n invertidas ofrecen un procesamiento fácil, pero sufren pérdidas de eficiencia a escalas más grandes debido a las limitaciones de la interfaz.
• La mejora de las propiedades de la interfaz es crucial para reducir la pérdida de energía y mejorar el rendimiento y la escalabilidad de las PSC.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar nuevas moléculas de poliferrocenilo para modular las superficies de perovskita en las PSC.
• Investigar el impacto de estas moléculas en las características de la interfaz y en el rendimiento del dispositivo, tanto para las PSC de pequeña como de gran superficie.

Principales métodos:

• Síntesis y aplicación de moléculas de poliferrocenilo como modificadores de interfaz en las PSC invertidas p-i-n.
• Caracterización de las interacciones perovskita-ferrocenilo y las propiedades interfaciales.
• Fabricación y ensayos de rendimiento de las PSC de pequeña y gran superficie, incluidas las evaluaciones de estabilidad a largo plazo.

Principales resultados:

• La interacción perovskita-ferrocenilo forma un complejo híbrido, mejorando la coordinación superficial y activando los estados electrónicos.
• Se observó una reducción de la recombinación no radiativa interfacial y las pérdidas de resistencia al transporte de carga.
• Los PSC de pequeña superficie lograron una eficiencia máxima del 26,08%, mientras que los dispositivos de gran superficie (1,0208 cm2) alcanzaron una eficiencia del 24,51%.
• Los PSC de gran superficie mantuvieron más del 92% de su eficiencia inicial después de 2000 horas de funcionamiento continuo bajo luz solar simulada y temperatura elevada.

Conclusiones:

• Las moléculas de poliferrocenilo modulan eficazmente las superficies de perovskita, lo que permite una alta eficiencia y estabilidad de las PSC de pequeña y gran superficie.
• La estrategia de ingeniería de interfaz desarrollada mitiga significativamente las caídas de eficiencia asociadas con la ampliación de las PSC.
• Este trabajo presenta un camino prometedor para la viabilidad comercial de la tecnología solar de perovskita.