Hacer que las células solares de perovskita sean más estables
Investigadores de la Universidad Xi’an Jiaotong y la Universidad de Uppsala han creado una nueva película que se adhiere mejor a las células solares de perovskite, lo que las hace más estables y eficientes.
Las tecnologías fotovoltaicas (PV) se han vuelto cada vez más comunes en los últimos años, ayudando a los esfuerzos para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero.Si bien la mayoría de las células solares están basadas en silicio, los materiales alternativos como las perovskitas están ganando atención por su potencial para crear células solares más baratas con eficiencias de conversión de alta potencia.Sin embargo, las células solares de perovskita (PSC) son menos estables que sus contrapartes de silicio, y el rendimiento a menudo disminuye a altas temperaturas y a las condiciones ambientales fluctuantes.Un desafío clave radica en su dependencia de las monocapas autoensambladas selectivas de agujeros (SAM).Estas películas moleculares delgadas atraen portadores de carga positivos, pero a menudo no se adhieren bien a la superficie celular, lo que contribuye a la inestabilidad térmica.
Investigadores de la Universidad Xi’an Jiaotong, la Universidad de Uppsala y otras instituciones han desarrollado una película de bicapa autoensamblada para abordar esto.Su estudio muestra que esta estructura de bicapa se adhiere mejor a las PSC, mejorando su estabilidad y rendimiento térmico.
La bicapa autoensamblada recién diseñada mejora los SAM convencionales al agregar una capa superior de trifenilamina compuesto orgánico.Esta capa forma enlaces covalentes con el SAM a base de ácido fosfónico, creando una red polimerizada.
La red polimerizada, formada a través de la alquilación de Friedel -Crafts, demostró resistencia a la degradación térmica a temperaturas de hasta 100 ° C durante 200 horas.La orientación cara de cara de la capa superior mejoró la adhesión a las superficies de perovskita, aumentando la energía de adhesión en 1,7 veces en comparación con la interfaz SAM-Perovskita estándar.
En las pruebas, la bicapa se adhirió mejor a las superficies de perovskita que a los Sams tradicionales monocapa.El método de producción es versátil, lo que permite aplicarlo a varias moléculas de formación de SAM y agentes alquilantes.
Cuando se aplica a las PSC invertidas, la bicapa mejoró el rendimiento, logrando una alta eficiencia de conversión de potencia al tiempo que reduce la pérdida de eficiencia con el tiempo.La bicapa también mejoró la estabilidad en condiciones de alta temperatura.Los dispositivos lograron eficiencias de conversión de potencia superiores al 26%.Demostraron menos del 4% y la pérdida de eficiencia del 3% después de 2,000 horas de exposición al calor húmedo (85 ° C y 85% de humedad relativa) y más de 1,200 ciclos térmicos entre -40 ° C y 85 ° C, cumpliendo con los estándares de estabilidad de temperatura internacional.
Este enfoque podría allanar el camino para desarrollar otras películas de bicapa autoensambladas para mejorar la estabilidad de PSC.Tales avances podrían acelerar la adopción de fotovoltaicos basados en perovskitas.