Permitir una energía fotovoltaica de perovskita altamente eficiente y estable a través de un aditivo de anclaje...

Área de la Ciencia:

• Ciencia de los materiales Ciencia de los materiales.
• Energía renovable Energía renovable.
• La energía fotovoltaica es fotovoltaica.

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita (PSC) se enfrentan a desafíos con la pérdida de formamidinio (FA) y la degradación de fase, lo que limita su eficiencia y estabilidad.
• La estabilización de la estructura de la perovskita es crucial para el desarrollo de PSC de alto rendimiento y duraderas.

Objetivo del estudio:

• Diseñar y sintetizar un nuevo aditivo multifuncional (ZL1) para estabilizar la fase α-FAPbI3 de perovskita.
• Para investigar las interacciones multisite sinérgicas de ZL1 con la estructura de perovskita.
• Evaluar el impacto de ZL1 en la calidad de la película de perovskita, el rendimiento del dispositivo y la estabilidad operativa.

Principales métodos:

• Síntesis de un nuevo aditivo multifuncional (ZL1).
• Caracterización de las interacciones de ZL1 con la red de perovskita a través del enlace de hidrógeno, las interacciones catión-π, ácido-base de Lewis y N-H···I.
• Fabricación y ensayo de dispositivos PSC modificados ZL1 y PSC de banda ancha.
• Evaluación del rendimiento del dispositivo (eficiencia de conversión de potencia) y la estabilidad operativa bajo iluminación y estrés térmico.

Principales resultados:

• ZL1 suprime efectivamente la pérdida de FA y la degradación de la fase de la perovskita mediante la formación de interacciones multisite sinérgicas.
• El tratamiento ZL1 optimiza la cristalización de la perovskita, lo que lleva a un aumento del tamaño de los granos y a una reducción de la densidad de los defectos.
• Los PSC modificados ZL1 lograron una eficiencia de conversión de potencia del 26,13% (frente al 24,20% para el control).
• Las PSC de banda ancha mostraron una eficiencia mejorada del 18,44% al 20,53% con ZL1.
• Los dispositivos basados en ZL1 no encapsulados demostraron una estabilidad operativa excepcional.

Conclusiones:

• ZL1 es un aditivo altamente efectivo para estabilizar las películas de perovskita α-FAPbI3 y mejorar el rendimiento del PSC.
• La naturaleza multifuncional de ZL1 contribuye a mejorar la eficiencia del dispositivo y la estabilidad operativa a largo plazo.
• ZL1 representa una estrategia prometedora para avanzar en la viabilidad comercial de las células solares de perovskita.