Una célula orgánica basada en una capa HTL de cloruro de indio alcanza una eficiencia del 18,92%

Científicos de la Universidad de Zhejiang (China) han fabricado una célula solar orgánica (OSC) basada en una capa de transporte de huecos (HTL) de óxido de indio y estaño (ITO) modificada con una capa interfacial de cloruro de indio (InCl3) reciclado.

Al parecer, el material reciclado ofrece un rendimiento comparable o superior al de las HTL basadas en óxido de indio y estaño (ITO) o las fabricadas con PEDOT:PSS, un polímero conocido por sus propiedades de bajo costo y fácil preparación.

“Hemos ideado un nuevo método para resolver los problemas urgentes relacionados con el agotamiento del óxido de indio y estaño (ITO) no sostenible y su inestable interfaz de extracción de carga para células solares, así como para una amplia gama de optoelectrónica”, declaró a pv magazine el autor principal de la investigación, Chang-Zhi Li. “La fabricación de una fina capa de InCl3 podría evitar el uso de materiales transportadores de huecos PEDOT:PSS. Además, este electrodo InCl3-ITO puede reciclarse”.

Según los investigadores, la HTL de InCl3-ITO presenta espectros de transmitancia casi idénticos a los de las HTL fabricadas sólo con ITO y un rendimiento superior al de PEDOT:PSS.

Construyeron la célula solar con un sustrato de vidrio e ITO, la HTL de InCl3-ITO, una estructura de heterounión a granel (BHJ), una capa de transporte de electrones (ETL) basada en un surfactante de fullereno conductor conocido como Bis-FIMG y un contacto metálico de plata.

El dispositivo se probó en condiciones de iluminación y su rendimiento se comparó con el de dos células solares de referencia que utilizaban HTL basadas en ITO y PEDOT:PSS, respectivamente. La célula basada en InCl3-ITO alcanzó una eficiencia de conversión de potencia del 18,92%, una tensión de circuito abierto de 0,88 V y una corriente de cortocircuito de 26,12 mA/cm2, así como un factor de llenado del 79,34.

La célula basada en PEDOT:PSS alcanzó una eficiencia del 18,39%, una tensión de circuito abierto de 0,88 V, una corriente de cortocircuito de 25,24 mA/cm2 y un factor de llenado del 79,57. El dispositivo basado únicamente en ITO alcanzó una eficiencia del 16,08%, una tensión en circuito abierto de 0,85 V, una corriente de cortocircuito de 24,88 mA/cm2 y un factor de llenado de 73,10.

Además, los científicos descubrieron que la célula basada en InCl3-ITO era capaz de conservar alrededor del 90% de su eficiencia inicial después de 1.000 h. “En marcado contraste, las OSC basadas en PEDOT:PSS/ITO decaían drásticamente hasta el 78% de las PCE iniciales en menos de 100 h”, afirmaron.

También ampliaron la tecnología mediante un proceso de inmersión acuosa y construyeron un dispositivo más grande con un área activa de 18,73 cm2 que alcanzó una eficiencia de conversión de potencia del 15,2%. “Estos resultados representan el máximo nivel de rendimiento de los OSC binarios y los módulos hasta la fecha”, afirmaron. “Curiosamente, InCl3 -ITO permaneció estable con las energías superficiales meramente cambiadas bajo el recocido continuo”.

Encontrará una descripción completa de la célula en el artículo “Robust and Sustainable Indium Anode Leading to Efficient and Stable Organic Solar Cells” (Ánodo de indio robusto y sostenible para células solares orgánicas eficientes y estables), publicado en Advanced Materials.