Fabrican una célula solar de perovskita invertida con una eficiencia del 22,15% y un factor de relleno del 83,92

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Investigadores chinos afirman haber fabricado una célula solar de perovskita invertida con un notable transporte de carga. Al parecer, han suprimido la recombinación de portadores en la interfaz entre la perovskita y la capa de transporte de carga, así como la recombinación asistida por defectos originada en la capa de perovskita.

La célula tiene una estructura p-i-n, lo que significa que el material de la célula de perovskita se deposita sobre la capa de transporte de huecos y luego se recubre con la capa de transporte de electrones, a diferencia de la arquitectura convencional de los dispositivos n-i-p. Las células solares de perovskita invertida suelen ser muy estables, pero van a la zaga de los dispositivos convencionales en cuanto a eficiencia de conversión y rendimiento de la célula.

“Por primera vez, hemos utilizado una molécula conocida como daminozida (DA) como capa intermedia y aditivo para modificar la energética de la interfaz enterrada de la perovskita y pasivar defectos en dicha interfaz enterrada y en el grueso de la perovskita”, explicó el investigador Qinye Bao a pv magazine.

Construyeron la célula con un sustrato de óxido de indio y estaño (ITO), una capa de transporte de huecos (HTL) hecha de poli-triarilamina (PTAA) y dopada con el dopante de tipo p F4TCNQ y el propio DA, una capa de perovskita de yoduro de plomo y metilamonio (MAPbI3), una capa intermedia de DA, un aceptor de electrones hecho de éster metílico del ácido fenil-C61-butírico (PCBM), una capa de éster metílico del ácido fenil-C61-butírico (PCBM) y un contacto metálico de plata (Ag).

“Se evaluaron cuidadosamente las dependencias de la eficiencia de conversión de potencia del dispositivo con respecto al grosor de la capa intermedia de DA y la concentración de DA, y el grosor y la concentración óptimos resultantes fueron de 4 nm y 0,05 % en peso, respectivamente”, explicaron los investigadores.

El dispositivo tiene una eficiencia de conversión energética del 22,15%, una tensión de circuito abierto de 1,131 V, una corriente de cortocircuito de 23,36 mA cm-2 y un factor de llenado del 83,92%. En comparación, un dispositivo de referencia sin la capa intermedia DA alcanzó una eficiencia del 19,04%, una tensión en circuito abierto de 1,074 V, una corriente de cortocircuito de 22,33 mA cm-2 y un factor de llenado del 83,16%.

“Se trata de las células solares de perovskita p-i-n policristalinas de MAPbI 3 con mayor eficiencia y factor de llenado registrados hasta la fecha”, afirman los científicos.

Descubrieron que un dispositivo sin encapsular era capaz de mantener más del 90% de su eficiencia inicial tras 1.400 horas de almacenamiento en condiciones ambientales, mientras que el dispositivo de control perdía rápidamente aproximadamente el 80% de su valor inicial tras sólo 700 horas de almacenamiento.

Sus resultados se recogen en el artículo “Synchronous Modulation of Defects and Buried Interfaces for Highly Efficient Inverted Perovskite Solar Cells” (Modulación sincrónica de defectos e interfaces enterradas para células solares de perovskita invertida de alta eficiencia), publicado recientemente en Advanced Energy Materials.

“Este trabajo pone de relieve la importancia de la gestión sincrónica de los defectos y las interfaces enterradas, y por lo tanto proporciona un potencial prometedor para mejorar aún más la eficiencia y la estabilidad de las células solares planares de perovskita”, concluyeron.

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