Una célula solar de perovskita de estaño-plomo eficiente y duradera sin fluoruro de estaño

Área de la Ciencia:

• Ciencia de Materiales
• Energía Renovable
• Fotovoltaica

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita de estaño-plomo enfrentan importantes desafíos de estabilidad foto-térmica.
• El aditivo común fluoruro de estaño(II) (SnF2) no logra prevenir adecuadamente la oxidación de Sn2+ y reducir la densidad de huecos, lo que lleva a una pobre longevidad del dispositivo.
• La reacción adversa de SnF2 con el yoduro de formamidina durante la operación causa degradación de la perovskita y liberación de ácido fluorhídrico, corroiendo los electrodos.

Objetivo del estudio:

• Investigar los efectos perjudiciales del fluoruro de estaño(II) en las células solares de perovskita de estaño-plomo.
• Desarrollar una estrategia alternativa para mejorar la estabilidad foto-térmica y la eficiencia de estos dispositivos.
• Reemplazar el fluoruro de estaño(II) con una combinación de polvo de plomo y fluoruro de plomo(II) para un mejor rendimiento y durabilidad.

Principales métodos:

• Se desarrolló una estrategia novedosa utilizando polvo de plomo en la solución precursora y fluoruro de plomo(II) (PbF2) como post-tratamiento.
• Este enfoque reemplaza las funciones del fluoruro de estaño(II) en la formación de películas y la pasivación de defectos superficiales.
• La estabilidad mejorada se atribuyó al fuerte enlace F⁻-Pb²⁺, que hace que el fluoruro de plomo(II) sea inerte a la degradación de la perovskita.

Principales resultados:

• La eficiencia de los dispositivos sin fluoruro de estaño(II) aumentó significativamente del 16,43% al 24,07%.
• Los dispositivos desarrollados demostraron una notable estabilidad operativa, reteniendo el 60% de su eficiencia inicial después de 550 horas de prueba a 85 °C en condiciones de punto de máxima potencia.
• El nuevo método mitiga eficazmente la degradación de la perovskita y la corrosión de los electrodos asociadas con el fluoruro de estaño(II).

Conclusiones:

• La combinación de polvo de plomo y fluoruro de plomo(II) ofrece una alternativa superior al fluoruro de estaño(II) para mejorar la estabilidad y eficiencia de las células solares de perovskita de estaño-plomo.
• Esta estrategia aborda eficazmente las vías de degradación causadas por el fluoruro de estaño(II), lo que lleva a dispositivos solares más robustos y duraderos.
• Los hallazgos allanan el camino para tecnologías de células solares de perovskita más estables y eficientes.