Contacto homogeneizado en tándems de toda perovskita utilizando perovskita 2D personalizada

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las células solares en tándem escalables de toda perovskita son clave para la comercialización de módulos fotovoltaicos de perovskita.
• Las células solares de perovskita de gran superficie (1 cm2) muestran una eficiencia menor que los dispositivos de pequeña superficie debido a la inhomogeneidad.
• La inhomogeneidad en las células solares de perovskita de banda ancha se origina en las interfaces inferiores, el material a granel y, críticamente, la interfaz superior con la capa de transporte de electrones.

Objetivo del estudio:

• Identificar y abordar el papel crucial de la interfaz entre la capa superior de perovskita y la capa de transporte de electrones (ETL) en el rendimiento de las células solares de perovskita a gran escala.
• Desarrollar una estrategia para mitigar la inhomogeneidad y mejorar el rendimiento del dispositivo a escala de 1 cm2.
• Mejorar la eficiencia de las células solares en tándem de toda perovskita a través de la ingeniería de interfaz.

Principales métodos:

• Se introdujo una capa de perovskita 2D adaptada (TTDL) utilizando una mezcla de 4-fluorofenetilamina (F-PEA) y 4-trifluorometilfenilamonio (CF3-PA) en la interfaz superior.
• El F-PEA forma una perovskita 2D en la superficie, reduciendo las pérdidas de contacto y la inhomogeneidad.
• CF3-PA mejora la extracción de carga y las propiedades de transporte.

Principales resultados:

• Logró una alta tensión de circuito abierto (Voc) de 1,35 V y una eficiencia del 20,5% en células solares de perovskita de banda ancha de 1,77-eV en la escala de centímetros cuadrados.
• Se han demostrado 1,05 cm2 de células solares en tándem de toda perovskita con una eficiencia certificada del 28,2% (informada del 28,5%), la más alta informada hasta la fecha.
• Se ha logrado reducir la inhomogeneidad y mejorar el rendimiento del dispositivo mediante la ingeniería del contacto superior perovskita/ETL.

Conclusiones:

• La interfaz superior entre perovskita y ETL es un factor crítico para el aumento de la escala de las células solares de perovskita.
• La estrategia TTDL desarrollada reduce efectivamente la inhomogeneidad y mejora el rendimiento de las células solares de perovskita de gran superficie.
• Este trabajo representa un avance significativo en el logro de celdas solares en tándem de alta eficiencia y escalable.