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Updated: Sep 10, 2025
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
Rompiendo el trilema de eficiencia-estabilidad-sostenibilidad en todos los módulos solares en tándem de perovskita a
Guo Yang1, Jinglin Sun2, Xueqing Chang1,3
1Key Laboratory of Bioinorganic and Synthetic Chemistry of Ministry of Education, LIFM, School of Chemistry, IGCME, Sun Yat-Sen University, Guangzhou, 510275, P. R. China.
Los investigadores desarrollaron una nueva estrategia de ingeniería de interfaz utilizando moléculas de cadena de bloques para mejorar las células solares de perovskita de banda estrecha. Este método mejora la eficiencia, la estabilidad y la resiliencia ambiental de los módulos solares en tándem de perovskita.
Área de la Ciencia:
- Ciencias de los materiales
- Energía renovable
- Nanotecnología
Sus antecedentes:
- Las perovskitas de estaño y plomo (Sn-Pb) de banda estrecha (NBG) son cruciales para los módulos solares en tándem de toda perovskita (TSM).
- La comercialización de las perovskitas de NBG se ve obstaculizada por problemas de eficiencia, estabilidad y sostenibilidad.
- Los métodos de ingeniería de interfaz existentes a menudo no logran optimizar todo el espectro de rendimiento.
Objetivo del estudio:
- Desarrollar una estrategia molecular escalable para mejorar el rendimiento y la estabilidad de las células solares de perovskita NBG.
- Abordar las limitaciones de las técnicas actuales de ingeniería de interfaz en la energía fotovoltaica de perovskita.
- Mejorar la eficiencia, la longevidad operativa y la resiliencia medioambiental de los SMT.
Principales métodos:
- Se empleó una estrategia de ingeniería de interfaz molecular de cadena de bloques (BCM) desencadenada por oxidación.
- La superficie de poli (3,4-etilendioxitiofeno):poli (estireno sulfonato) (PEDOT:PSS) fue modificada utilizando moléculas de rutina biocompatibles y sus derivados de oxidación.
- Se utilizaron efectos sinérgicos de coordinación y enlace de hidrógeno para la pasivación de defectos y la regulación de la cristalización.
Principales resultados:
- Los dispositivos NBG lograron eficiencias campeones del 23,50% (0,045 cm2) y del 17,10% (10,4 cm2).
- Los TSM de toda perovskita (10,4 cm2) alcanzaron un 23,00% de eficiencia de apertura y mantuvieron un ~ 90% de eficiencia después de 640 horas de iluminación.
- Los TSM demostraron una reducción del 90% en las fugas de plomo bajo lluvias simuladas, lo que demuestra la resistencia ambiental.
Conclusiones:
- La estrategia BCM ofrece un enfoque escalable para optimizar el rendimiento y la estabilidad de las células solares de perovskita.
- Este método regula efectivamente la cristalización, la dinámica del portador y la pasivación del defecto.
- La tecnología desarrollada hace avanzar la fotovoltaica de perovskita hacia la viabilidad industrial y la sostenibilidad ambiental.
