Cristalización de las películas de perovskita a través de la estrategia de migración molecular autoabsorbida

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• El recocido asistido por humedad con aire ambiente es un método común para la fabricación de células solares de perovskita (PSC).
• La sensibilidad de la fase intermedia de la perovskita a la humedad requiere un estricto control de la humedad y un recocido inmediato, lo que aumenta los costos y causa una rápida nucleación.
• Las reacciones rápidas de intercambio intermolecular en las películas de perovskita se desencadenan por la humedad.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método para ralentizar las reacciones de intercambio intermolecular inducidas por la humedad durante la fabricación de células solares de perovskita.
• Ampliar las ventanas de procesamiento para la humedad y el tiempo de nucleación en la cristalización de perovskita en el aire ambiente.
• Mejorar la eficiencia de conversión de energía (PCE) de las células solares de perovskita fabricadas en condiciones ambientales.

Principales métodos:

• Introducción de una capa de blindaje de bromuro de n-butilamonio para crear una estrategia de migración molecular con amortiguador propio.
• Limitar la difusión de humedad en la película de fase intermedia utilizando la capa de blindaje.
• Fabricación y caracterización de las células solares de perovskita estructuradas n-i-p con espacios de banda variables (1,68 eV, 1,53 eV, 1,77 eV).

Principales resultados:

• La estrategia de auto-buffer ralentizó significativamente las reacciones de intercambio intermolecular, permitiendo un tiempo de nucleación y ventanas de humedad más amplias.
• Un PSC optimizado de 1,68 eV de brecha de banda logró una eficiencia de conversión de potencia (PCE) de escaneo inverso (RS) récord del 22,09%.
• Los PSC basados en películas de perovskita de 1,53 eV y 1,77 eV demostraron excelentes RS PCE de 25,23% y 19,09%, respectivamente, superando los parámetros de referencia existentes para los dispositivos procesados con aire ambiente.

Conclusiones:

• La estrategia de migración molecular auto-amortiguada propuesta mitiga efectivamente la sensibilidad a la humedad en las películas de perovskita.
• Este enfoque ofrece un método versátil y aplicable para fabricar células solares de perovskita de alta eficiencia en condiciones ambientales.
• La estrategia permite la producción de PSC de última generación procesados con aire ambiente con un rendimiento mejorado en diferentes espacios de banda.