Al regular el crecimiento secundario del yoduro de plomo, un grupo internacional de científicos ha construido una célula solar de perovskita con baja recombinación no radiativa y baja densidad de estado de defecto. Según se informa, el dispositivo mostró una estabilidad superior en las pruebas de estabilidad térmica y de humedad en comparación con las celdas de referencia.
Un equipo de investigación internacional ha fabricado una célula solar de perovskita que, según se informa, muestra una menor recombinación no radiativa y una menor densidad de estado de defecto.
«Nuestro estudio presenta una innovadora estrategia de crecimiento secundario de yoduro de plomo (PbI2) y regulación de la pila π-π que mejora la eficiencia fotovoltaica y la estabilidad de las células solares de perovskita», dijo el autor principal de la investigación, Mojtaba Abdi-Jalebi. revistapv. «Al promover la nucleación y cristalización controlada de PbI2 utilizando 4-fluorobenilamida (FBA), logramos películas de perovskita de alta calidad con granos grandes y estados de defectos minimizados, aumentando la eficiencia celular del 22,06% al 23,62%».
Las interacciones de apilamiento π – π consisten en una interacción no covalente no destructiva utilizada en la química y la biología molecular modernas. Ofrece ventajas como una fuerte fuerza de unión, un proceso de fabricación no destructivo y un funcionamiento sencillo.
«A través del apilamiento π-π y las interacciones de enlaces de hidrógeno entre FBA y la estructura de yoduro de plomo (Pb-I), estabilizamos significativamente el esqueleto de PbI6, abordando la pérdida de yodo, un factor clave en la degradación de las células solares de perovskita», dijo Abdi-Jalebi. «Este enfoque no sólo mejora la resiliencia de la estructura de Pb-I bajo estrés térmico y lumínico, sino que también logra una notable retención del 96% de la eficiencia inicial durante 1.300 horas, avanzando el camino hacia células solares de perovskita estables y comercialmente. viables».
El grupo utilizó una película porosa de PbI2 con baja energía libre de Gibbs y alta cristalinidad para construir un absorbente de perovskita de grano grande y con pocos defectos. el La energía libre de Gibbs es la energía disponible de una sustancia que puede utilizarse en una transformación o reacción química.
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Imagen: University College London Malet Place
La celda se construyó con un sustrato hecho de óxido de indio y estaño (ITO), una capa de transporte de electrones (ETL) hecha de óxido de estaño (SnO2), el absorbente de perovskita, una capa de transporte de huecos (HTL) basado en espiro-OMeTAD, un espaciador basado Éster metílico del ácido fenil-C61-butírico (PCBM) y un contacto metálico de plata (Ag).
Probado en condiciones de iluminación estándar, el dispositivo logró una eficiencia de conversión de energía del 23,62 %, un voltaje de circuito abierto de 1,17 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 26,19 mA/cm2 y un factor de llenado del 77,24 %. Una celda de referencia construida sin el tratamiento FBA logró una eficiencia del 22,07 %, un voltaje de circuito abierto de 1,15 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 25,19 mA/cm2 y un factor de llenado del 76, 47 %.
La celda también pudo conservar el 77% de su eficiencia después de 1000 h de exposición al aire, en comparación con el 58% del dispositivo de referencia.
«La celda de perovskita objetivo mostró una estabilidad superior tanto en las pruebas de humedad como de estabilidad térmica», explicó el grupo de investigación. «La regulación del crecimiento de la cristalización de PbI2 en el método de deposición secuencial fue crucial para optimizar el crecimiento posterior de los cristales de perovskita».
El nuevo concepto de célula se presentó en el estudio “Crecimiento secundario de yoduro de plomo y regulación de la pila π-π para células solares de perovskita secuenciales con una eficiencia del 23,62%”, publicado en el Revista de ingenieria quimica.
El equipo de investigación estaba compuesto por científicos de China. Universidad del Petróleo del Suroeste, Universidad de Chongqingy el University College London Malet Place en el Reino Unido.
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