Mejora del rendimiento de las células solares de perovskita mediante la ingeniería de la interfaz de transporte de...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales
• Energía Renovable
• Nanotecnología

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita (PSC) ofrecen alta eficiencia pero sufren de degradación del rendimiento debido a defectos en la interfaz.
• La modificación de la interfaz es crucial para mejorar la estabilidad y la eficiencia de las PSC.
• Los defectos en la interfaz perovskita/spiro-OMeTAD limitan la extracción y el transporte de carga.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar un material de pasivación de interfaz (IPM) de molécula pequeña en forma de estrella para PSC.
• Investigar el efecto de pasivación del nuevo material sobre los defectos de perovskita.
• Mejorar la eficiencia de conversión de potencia (PCE) y la estabilidad a largo plazo de las PSC.

Principales métodos:

• Síntesis de un IPM de molécula pequeña en forma de estrella, TB-CZ, que presenta un núcleo de benzimidazol rico en nitrógeno y cadenas laterales de carbazol.
• Modificación de la interfaz perovskita/spiro-OMeTAD utilizando TB-CZ.
• Caracterización de las películas y dispositivos de perovskita modificados.
• Evaluación del rendimiento de las PSC, incluida la eficiencia de conversión de potencia (PCE) y las pruebas de estabilidad.

Principales resultados:

• La TB-CZ sintetizada pasiva eficazmente los defectos de Pb²⁺ en perovskitas mediante coordinación multidentada.
• La TB-CZ mejora la solubilidad del material, lo que conduce a películas de perovskita de mayor calidad.
• Los niveles de energía optimizados en las PSC modificadas con TB-CZ promueven una extracción y transporte eficientes de huecos.
• Se logró una PCE del 24,9% en dispositivos de área pequeña (0,055 cm²) y del 22,0% en dispositivos de área grande (1 cm²).
• Se demostró una notable estabilidad a largo plazo, reteniendo el 81% de la PCE inicial después de 1000 h de almacenamiento en condiciones ambientales sin encapsulación.

Conclusiones:

• El diseño racional de materiales de pasivación en forma de estrella como TB-CZ es una estrategia viable para mejorar el rendimiento de las PSC.
• La TB-CZ mejora significativamente tanto la eficiencia como la estabilidad operativa de las células solares de perovskita.
• Este trabajo ofrece un enfoque prometedor para el desarrollo de fotovoltaicos de perovskita de próxima generación, estables y eficientes.