La redefinición de la energía fotovoltaica PbS Quantum Dot: dispositivos p-i-n con eficiencia y reproducibilidad...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Nanotecnología
• Las instalaciones fotovoltaicas

Sus antecedentes:

• Las diversas arquitecturas de dispositivos fotovoltaicos son cruciales para mejorar la eficiencia de la conversión de energía (PCE) y permitir configuraciones en tándem.
• Mientras que las arquitecturas n-i-p son comunes para las células solares PbS CQD, los diseños p-i-n han mostrado históricamente una menor eficiencia.
• Esto limita el avance y el potencial de integración de las células solares p-i-n PbS CQD.

Objetivo del estudio:

• Para superar las limitaciones de eficiencia de las células solares p-i-n PbS CQD.
• Aprovechar la capacidad de ajuste superficial de los CQD para mejorar el rendimiento del dispositivo.
• Establecer una plataforma robusta y escalable para las células solares p-i-n CQD, en particular para aplicaciones en tándem.

Principales métodos:

• Anclaje de las moléculas SAM de MeO-2PACz a las CQD de PbS a través del intercambio de ligandos para formar una capa puente PbS-SAM.
• Inserción de la capa PbS-SAM entre NiOx/SAM y la capa activa CQD para crear una capa transportadora de agujero compuesto (HTL).
• Utilizando este HTL compuesto para pasivar trampas interfaciales y mejorar la extracción de agujeros.

Principales resultados:

• Logró un PCE récord cercano al 14%, con un valor certificado del 13,62% para las células solares p-i-n PbS QD.
• Superó significativamente el PCE más alto anterior para las células solares p-i-n PbS QD (9,70%).
• Excedido el récord actual de PCE para las células solares n-i-p PbS QD.
• Se ha demostrado una excelente reproducibilidad y escalabilidad de la configuración p-i-n.

Conclusiones:

• El HTL compuesto NiOx/SAM/PbS-SAM desarrollado pasiva efectivamente las trampas y mejora la extracción de agujeros en las células solares p-i-n PbS CQD.
• La nueva arquitectura p-i-n establece un nuevo punto de referencia para la eficiencia de las células solares PbS CQD, superando tanto los dispositivos p-i-n como los n-i-p anteriores.
• Este trabajo proporciona una plataforma prometedora y escalable para subcélulas de banda estrecha en dispositivos solares monolíticos en tándem, especialmente cuando se empareja con materiales de banda ancha como las perovskitas.