Descubrimiento y Progreso de las Celdas Solares de Perovskita de Estado Sólido

Área de la Ciencia:

• Ciencia e Ingeniería de Materiales
• Tecnologías de Energía Renovable
• Física del Estado Sólido

Sus antecedentes:

• Las celdas solares de perovskita (PSC) de estado sólido han surgido como una tecnología fotovoltaica transformadora.
• Las primeras PSC enfrentaron desafíos de estabilidad y eficiencia en comparación con las celdas de silicio establecidas.
• El campo ha progresado rápidamente, y las PSC ahora superan a las celdas solares de silicio en eficiencia de conversión de potencia (PCE).

Objetivo del estudio:

• Revisar los avances en la investigación y el desarrollo de celdas solares de perovskita (PSC) de estado sólido.
• Destacar las innovaciones en química de materiales, ingeniería de cristales y diseño de dispositivos para mejorar el rendimiento y la estabilidad de las PSC.
• Analizar la escalabilidad y las perspectivas de comercialización de la tecnología PSC.

Principales métodos:

• Método de intermedio de aducto para regular la cristalización de perovskita y la calidad de la película.
• Ingeniería composicional, particularmente sistemas basados en FA/Cs, para estabilizar la fase α fotoactiva.
• Ingeniería de aditivos e interfaces, incluido el control de facetas y estrategias de pasivación, para mejorar la estabilidad del dispositivo.
• Síntesis acuosa de precursores y recubrimiento D-bar para la fabricación escalable.

Principales resultados:

• Se lograron eficiencias de conversión de potencia (PCE) certificadas superiores al 27,3% para PSC de unión simple y cercanas al 35% para dispositivos tándem de perovskita/Si.
• Se demostró una estabilidad mejorada a través de la ingeniería de facetas (por ejemplo, resistencia de la faceta (111) a la degradación) y tratamientos de interfaz.
• Se desarrollaron técnicas escalables de síntesis y deposición, lo que permitió la fabricación rápida, uniforme y de gran área de películas de perovskita.

Conclusiones:

• Las PSC han evolucionado de dispositivos frágiles a arquitecturas robustas, convirtiéndose en los principales candidatos para satisfacer las futuras demandas energéticas.
• La innovación continua en el diseño de materiales y los procesos de fabricación posiciona a las PSC para la entrada al mercado, inicialmente con dispositivos tándem.
• Las perovskitas de haluro prometen más allá de la fotovoltaica, impactando la optoelectrónica como LED, fotodetectores y memristores.