Una interfaz Nd@C₈₂-polímero para las células solares de perovskita eficientes y estables

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Las instalaciones fotovoltaicas
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• La comercialización de las células solares de perovskita (CPS) requiere equilibrar la alta eficiencia de conversión de energía (ECP) y la estabilidad a largo plazo.
• Las interfaces poliméricas pueden mejorar la durabilidad de las PSC al bloquear los factores ambientales y la migración de iones, pero pueden obstaculizar el rendimiento electrónico.
• El logro de una extracción de carga eficiente y un encapsulado robusto es crucial para las PSC estables.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una interfaz avanzada para las células solares de perovskita (PSC) que mejore simultáneamente la eficiencia de conversión de energía (PCE) y la estabilidad operativa.
• Superar las limitaciones del blindaje electrónico de las interfaces de polímero en las PSC.
• Mejorar la viabilidad comercial de las PSC mediante una mayor durabilidad y rendimiento.

Principales métodos:

• Fabricación de una nueva capa de acoplamiento endodérmica de metal-fullereno (Nd@C82).
• Integración de la capa de polímero Nd@C82 como una interfaz en las células solares de perovskita (PSC).
• Caracterización de la dinámica de extracción de electrones, interdifusión de iones, eficiencia de conversión de potencia (PCE) y estabilidad operativa a largo plazo en condiciones de envejecimiento acelerado.

Principales resultados:

• La capa de acoplamiento de polímero Nd@C82 demostró una extracción de electrones ultrarrápida y una encapsulación efectiva in situ.
• Las células solares de perovskita (PSC) que incorporan esta capa alcanzaron un PCE del 26,78% (certificado del 26,29%) para dispositivos de pequeña superficie y del 23,08% para módulos de 16 cm2.
• Los dispositivos no encapsulados mantuvieron el 82% de su PCE inicial después de 2.500 horas de funcionamiento continuo a 65°C bajo una iluminación solar.

Conclusiones:

• La interfaz magnética endohedral metal-fullereno desarrollada mejora significativamente tanto la eficiencia de conversión de energía (PCE) como la estabilidad de las células solares de perovskita (PSC).
• Este enfoque aborda efectivamente la compensación entre el rendimiento electrónico y la durabilidad en las PSC.
• Los hallazgos allanan el camino para la comercialización de células solares de perovskita (PSC) altamente eficientes y estables.