Estabilización de los cationes orgánicos en las células solares de perovskita de haluro de plomo utilizando derivados...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Química
• La física

Sus antecedentes:

• La migración de iones en los productos fotovoltaicos de perovskita dificulta la estabilidad y la eficiencia del dispositivo.
• La ingeniería de interacciones locales, como el enlace de hidrógeno, puede mitigar la migración de cationes orgánicos.
• Las reacciones interfaciales debidas a la migración de iones causan pérdidas de rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Introducir el cloruro bis-oxo-3-oxazolidinilo (BOP-Cl) como aditivo para tintas de perovskita.
• Demostrar la capacidad de BOP-Cl para mitigar la migración iónica y reducir la reactividad interfacial.
• Investigar la correlación entre la fuerza de enlace de hidrógeno y la metestabilidad del dispositivo.

Principales métodos:

• Utilización de BOP-Cl como aditivo en las formulaciones de tintas de perovskita.
• Caracterización de las interacciones de enlace de hidrógeno entre el BOP-Cl y los cationes de formamidinio.
• Evaluación del impacto del BOP-Cl en la eficiencia y la estabilidad operativa de las células solares de perovskita.
• Análisis de la reactividad del BOP-Cl con las superficies de óxido de estaño.

Principales resultados:

• BOP-Cl forma anillos enlazados con hidrógeno con cationes de formamidinio, reduciendo la migración iónica.
• El enlace de hidrógeno por BOP-Cl pasiva los protones de amonio, disminuyendo la reactividad con las superficies de óxido metálico.
• El BOP-Cl actúa como un grupo protector en las superficies de óxido de estaño, evitando las reacciones interfaciales.
• Las células solares de perovskita con BOP-Cl lograron un 25,0% de eficiencia y una estabilidad mejorada (T93 = 1200 h) en comparación con los controles (T86 = 550 h).
• Se observó una correlación negativa entre la fuerza de enlace de hidrógeno y la metestabilidad del dispositivo.

Conclusiones:

• El BOP-Cl es un aditivo eficaz para mejorar la estabilidad y la eficiencia de las células solares de perovskita.
• El enlace de hidrógeno y la pasivación superficial son mecanismos clave para mitigar la migración de iones y mejorar la longevidad del dispositivo.
• La adaptación de las interacciones de enlace de hidrógeno ofrece una estrategia prometedora para el desarrollo de dispositivos fotovoltaicos de perovskita altamente estables.