Ingeniería de superficies sinérgicas con déficit de electrones: un factor clave para dictar la extracción de...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• Las monocapas autoensambladas (SAM) modulan las funciones de trabajo de los óxidos conductores transparentes para una extracción eficiente de la carga en los dispositivos optoelectrónicos.
• Los SAM recientes para las células solares de perovskita (PSC) se desvían de los principios de orientación dipolo, centrándose en las modificaciones superficiales ricas en electrones / deficientes.

Objetivo del estudio:

• Analizar sistemáticamente los materiales con déficit de electrones para las PSC, investigando el impacto de la naturaleza electrónica frente a la orientación del dipolo.
• Optimizar las capas moleculares selectivas de electrones (ESML) para mejorar el rendimiento en las células solares de unión única y en tándem.

Principales métodos:

• Análisis sistemático de materiales con déficit de electrones con diferentes fuerzas de retirada de electrones.
• Modificación de las LME basadas en bipiridina mediante la sustitución del ácido carboxílico por fracciones de ácido cianoacrílico.
• Fabricación y caracterización de las células solares n-i-p, los dispositivos SnO2/ESML/perovskita y las células solares en tándem de cuatro terminales de perovskita/silicio (4T-P/STSC).

Principales resultados:

• La sustitución de Bpy-COOH por Bpy-CAA en ESMLs mejoró la adsorción, la extracción de electrones y la pasivación en n-i-p PSCs.
• Los dispositivos Bpy-CAA lograron una eficiencia del 23,98% (frente al 23,20% para Bpy-COOH) y del 21,63% para las células de 1 cm2, la más alta registrada para las ESML orgánicas.
• La integración de Bpy-CAA produjo una eficiencia del 26,00% en los contactos SnO2/ESML/perovskita y del 30,83% en los 4T-P/STSC.

Conclusiones:

• La naturaleza electrónica de las moléculas, específicamente la fuerza de retirada de electrones, es más crítica que la orientación del dipolo para la extracción eficiente de electrones.
• Las ESML de doble función adaptadas avanzan significativamente en el desarrollo de PSC de un solo enlace y 4T-P/STSC.