Productos fotovoltaicos de perovskita de alta eficiencia y térmicamente estables

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• El yoduro de plomo de formamidina-cesio (α-FA_1-xCs_xPbI₃) es un material clave para las células solares de perovskita eficientes (PSC).
• Los PCP actuales de alta eficiencia a menudo se basan en cloruro de metilamonio, lo que genera problemas de estabilidad debido a los residuos volátiles.
• Los anteriores α-FA_1-xCs_xPbI₃ PSC sin este aditivo tenían eficiencias más bajas (~ 24%) y carecían de ventajas de estabilidad.

Objetivo del estudio:

• Para hacer frente a las limitaciones del cloruro de metilamonio en α-FA_1-xCs_xPbI₃ PSC.
• Identificar y superar las causas de la degradación del rendimiento y la estabilidad en las CPS convencionales α-FA_1-x
• Desarrollar un método de fabricación para películas de alta calidad α-FA_1-xCs_xPbI₃ sin aditivos volátiles, mejorando tanto la eficiencia como la estabilidad.

Principales métodos:

• Pérdida de contacto interfacial investigada atribuida a la acumulación de Cs+ en las células α-FA_1-xCs_xPbI₃.
• Se utiliza el análisis de dispersión de rayos X de gran angularidad de la incidencia del pastoreo in situ (GIWAXS).
• Utilizó cálculos de la teoría funcional de la densidad (DFT) para comprender las vías de cristalización.
• Desarrolló una estrategia de cristalización asistida de fase intermedia a través de la coordinación de la superficie del acetato.

Principales resultados:

• Identificación y mitigación de la pérdida de contacto interfacial causada por la acumulación de Cs+.
• Fabricación de películas α-FA_1-xCs_xPbI₃ de alta calidad mediante una vía de cristalización asistida por fases intermedias.
• Logró una eficiencia de conversión de potencia estabilizada certificada (PCE) del 25,94% y una PCE de escaneo inverso del 26,64%.
• Se ha demostrado una mayor estabilidad operativa, conservando más del 95% de la PCE inicial después de 2.000 horas bajo 1 sol, 85°C y 60% de humedad relativa (ISOS-L-3).

Conclusiones:

• La coordinación de la superficie del acetato permite una vía de cristalización asistida por fase intermedia para la formación de la película superior α-FA_1-xCs_xPbI_3.
• El método desarrollado elimina con éxito la necesidad de cloruro de metilamonio, resolviendo problemas de estabilidad.
• Las PSC resultantes muestran eficiencias récord y una estabilidad operativa excepcional a largo plazo, allanando el camino para la comercialización.