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Updated: Sep 18, 2025
06:49
In situ Grazing Incidence Small Angle X-ray Scattering on Roll-To-Roll Coating of Organic Solar Cells with Laboratory X-ray Instrumentation
Published on: March 2, 2021
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Cosecha eficiente en el infrarrojo cercano en células solares en tándem orgánicas de perovskita
Zhenrong Jia1,2, Xiao Guo1,2, Xinxing Yin3
1Department of Chemical and Biomolecular Engineering, National University of Singapore, Singapore, Singapore.
Nature
|June 25, 2025
Resumen
Los investigadores desarrollaron un nuevo material orgánico, P2EH-1V, para mejorar las células solares en tándem de perovskita orgánica. Esta innovación aumenta la eficiencia al mejorar la captura de luz infrarroja cercana, logrando una eficiencia de conversión de energía récord del 26,7%.
Área de la Ciencia:
- Ciencias de los materiales
- Energía renovable
- Las instalaciones fotovoltaicas
Sus antecedentes:
- Las células solares en tándem orgánicas de perovskita ofrecen una alta eficiencia teórica debido a los espacios de banda ajustables.
- Los dispositivos actuales están limitados por la insuficiente fotocorriente en el infrarrojo cercano en las subcélulas orgánicas.
- Los semiconductores orgánicos de banda estrecha son cruciales para las células solares en tándem eficientes.
Objetivo del estudio:
- Diseñar y sintetizar un nuevo aceptor asimétrico de no fullereno (NFA) para subcélulas orgánicas.
- Mejorar la fotocorriente en el infrarrojo cercano y la eficiencia general de las células solares en tándem de perovskita orgánica.
- Abordar las limitaciones en la disociación de excitones y la nanomorfología en semiconductores orgánicos.
Principales métodos:
- Síntesis de un aceptor asimétrico de no fullereno (NFA), P2EH-1V, con un puente π conjugado unilateral.
- Reducción de la brecha de banda óptica a 1,27 eV mientras se mantiene la disociación del excitón y la nanomorfología.
- Espectroscopia de absorción transitoria para confirmar la transferencia eficiente del agujero de P2EH-1V al PM6 donante.
Principales resultados:
- La célula orgánica de fondo alcanzó una eficiencia del 17,9% con una alta densidad de corriente de cortocircuito (Jsc) de 28,60 mA cm-2.
- Se observaron pérdidas reducidas de tensión no radiativa (0,20 eV) sin comprometer la eficiencia de generación de carga.
- La célula superior de perovskita logró un alto voltaje de circuito abierto (Voc) de 1,37 V y un factor de llenado (FF) de 85,5%.
Conclusiones:
- El nuevo NFA, P2EH-1V, mejora efectivamente la fotocorriente en el infrarrojo cercano en las células solares en tándem orgánicas de perovskita.
- Las pérdidas de recombinación de interfaz minimizadas contribuyen a mejorar el rendimiento del dispositivo.
- Se logró una eficiencia certificada récord del 26,4% para las células solares en tándem de perovskita con una superficie de apertura de 1 cm2.
