Ingeniería de interfaz de curación de impurezas para submódulos eficientes de perovskita

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Energía renovable
• Física de los dispositivos

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita se enfrentan a una degradación de la eficiencia al escalar debido a una distribución de defectos no homogénea.
• Las impurezas como PbI2 y δ-FAPbI3 en el yoduro de plomo de formamidinio (FAPbI3) causan recombinación no radiactiva y dificultan el transporte de cargas.
• El desarrollo de estrategias para dispositivos estables y eficientes de perovskita de gran área es crucial para la comercialización.

Objetivo del estudio:

• Para hacer frente a la caída de la eficiencia de las células solares de perovskita a escala.
• Desarrollar una estrategia de ingeniería de interfaz de curación de impurezas para los sistemas fotovoltaicos de yoduro de plomo de formamidinio (FAPbI3).
• Mejorar el transporte de portadores y la pasivación de defectos tanto en células de pequeña superficie como en submódulos de gran escala.

Principales métodos:

• Introducción de un catión funcional, el 2- ((1-ciclohexenoetil) amonio, para crear una capa de perovskita 2D en el FAPbI3.
• Diseñar la interfaz para cubrir la superficie de la película y penetrar en los límites de grano de las perovskitas 3D.
• Utilizando la capa de perovskita 2D para la transformación de impurezas y la pasivación de defectos.

Principales resultados:

• El catión funcional transforma las impurezas PbI2 y δ-FAPbI3 en perovskita 2D estable, logrando una pasivación uniforme de los defectos.
• La interfaz diseñada proporciona canales de transporte de portadores eficientes, mejorando el rendimiento del dispositivo.
• Las células solares FAPbI3 de pequeña superficie (0,085 cm2) alcanzaron una eficiencia campeona de más del 25,86% con un factor de llenado del 86,16%.
• Los submódulos a gran escala (715,1 cm2) lograron una eficiencia récord certificada del 22,46% con un factor de llenado del 81,21%.

Conclusiones:

• La estrategia de ingeniería de interfaz de curación de impurezas resuelve efectivamente las caídas de eficiencia en las células solares de perovskita a escala.
• Este método permite una pasivación uniforme de los defectos y mejora el transporte del portador en los dispositivos basados en FAPbI3.
• El enfoque demuestra la viabilidad de la producción a gran escala, manteniendo al mismo tiempo un alto rendimiento fotovoltaico.