Moléculas diradicales orgánicas autoensambladas estables y uniformes para la energía fotovoltaica de perovskita

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Las instalaciones fotovoltaicas
• Productos electrónicos orgánicos

Sus antecedentes:

• Las moléculas orgánicas autoensambladas (SAM) son cruciales para las células solares de perovskita (PSC).
• El rendimiento mejorado de SAM es vital para el avance de la fotovoltaica de perovskita.
• Los SAM actuales requieren optimización para mejorar el transporte y la estabilidad de la carga.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar nuevos SAM diradical para mejorar el transporte de agujeros en PSC.
• Investigar la estabilidad y las propiedades de ensamblaje de los SAM diradical diseñados.
• Evaluar el rendimiento de las PSC y de los dispositivos en tándem de perovskita y silicio que incorporan los nuevos SAM.

Principales métodos:

• SAMs diradical diseñados utilizando una estrategia de donante-aceptor con conjugación coplanar.
• Se utiliza un obstáculo estérico molecular para una mayor estabilidad y procesamiento.
• Se utilizó microscopía celular electroquímica de barrido y voltametría cíclica de capa delgada para la caracterización.

Principales resultados:

• Los SAM dirádicos demostraron una alta estabilidad fototérmica y electroquímica.
• Se logró una mayor uniformidad de ensamblaje y procesamiento de soluciones de gran superficie.
• Se alcanzaron eficiencias de PSC superiores al 26,3%, los módulos mínimos alcanzaron el 23,6% y los dispositivos en tándem superaron el 34,2%.

Conclusiones:

• Los nuevos SAM diradical mejoran significativamente el transporte de agujeros y el rendimiento del dispositivo en PSC.
• Los SAM diseñados ofrecen una excelente estabilidad, manteniendo una eficiencia de más del 97% después de 2000 horas de pruebas.
• Estos hallazgos allanan el camino para la próxima generación de celdas solares de perovskita de alto rendimiento y dispositivos en tándem.