Ingeniería de la Conformación Espacial de Cetonas Aromáticas para Células Solares de Perovskita Altamente Eficientes...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Las instalaciones fotovoltaicas
• Química orgánica

Sus antecedentes:

• Los materiales que contienen carbonilo son cruciales para la pasivación de defectos en las células solares de perovskita (PSC).
• No se comprende bien la influencia de la conformación molecular en la eficacia de estos pasivadores.
• El avance en el diseño molecular de agentes pasivantes requiere claridad sobre las relaciones estructura-eficacia.

Objetivo del estudio:

• Investigar el impacto de la conformación espacial molecular de las cetonas aromáticas en su capacidad de pasivación de defectos en las PSC.
• Para correlacionar el ángulo de torsión de cetonas aromáticas con sus propiedades donantes de electrones y eficacia de pasivación.
• Optimizar el diseño de los pasivadores de cetonas aromáticas para mejorar el rendimiento y la estabilidad de la PSC.

Principales métodos:

• Se han sintetizado y caracterizado cetonas aromáticas con diferentes ángulos de torsión: benzofenona (BP, 27,2°), antrona (AR, 15,3°) y 9-fluorenona (FO, 0°).
• Incorporó estos pasivadores en las células solares híbridas de perovskita de haluro de plomo.
• El rendimiento del dispositivo evaluado, incluida la eficiencia de conversión de potencia (PCE) y la estabilidad de funcionamiento bajo iluminación continua.

Principales resultados:

• La alteración del ángulo de torsión de las cetonas aromáticas aumentó la densidad de la nube de electrones alrededor del grupo carbonilo, mejorando la pasivación de los defectos a base de plomo.
• Las PSC pasivadas con 9-fluorenona (FO) coplanar alcanzaron un PCE más alto del 25,13%.
• Los PSC basados en FO demostraron una excelente estabilidad, conservando el 92% de la eficiencia inicial después de 1000 horas de iluminación continua de 1 sol; un mini módulo logró un 20,19% de PCE.

Conclusiones:

• La conformación molecular, específicamente el ángulo de torsión de las cetonas aromáticas, influye críticamente en su eficacia de pasivación en las PSC.
• Las cetonas aromáticas planas con mayor densidad de electrones carbonilo son pasivadores superiores, lo que conduce a una mayor eficiencia y estabilidad.
• Este estudio proporciona información valiosa para el diseño de pasivadores de cetonas aromáticas avanzados para PSC de próxima generación, altamente eficientes y estables.