Una célula solar de perovskita invertida basada en una HTL de carbazol metil-sustituido alcanza una eficiencia del 20,1%

Investigadores del Instituto Indio de Tecnología de Bombay, Powai Mumbai (India) han fabricado una célula solar de perovskita invertida basada en una capa de transporte de huecos (HTL) hecha de un ácido fosfónico llamado carbazol metil-sustituido (Me-4PACz).

Las células de perovskita invertida tienen una estructura de dispositivo conocida como “p-i-n”, en la que el contacto selectivo de huecos p está en la parte inferior de la capa intrínseca de perovskita i con la capa de transporte de electrones n en la parte superior. Las células de perovskita de haluro convencionales tienen la misma estructura pero invertida: una disposición “n-i-p”.

En la arquitectura n-i-p, la célula solar se ilumina a través del lado de la capa de transporte de electrones (ETL); en la estructura p-i-n, se ilumina a través de la superficie de la capa de transporte de huecos (HTL).

Dinesh Kabra, autor principal de la investigación, declaró a pv magazine: “Nuestro método es excelente para garantizar que el nivel electrónico de Fermi pueda ajustarse en función del bandgap de la capa absorbente y, por tanto, será muy útil para la aplicación de células solares en tándem”. “Además, ofrece la ventaja añadida de la humectabilidad de la solución de haluro de perovskita para proporcionar una capa compacta, reproducible y escalable. Lo que se sabe que es un reto importante para esta tecnología junto con la estabilidad”.

Los científicos explicaron que la HTL de Me-4PACz es una monocapa autoensamblada (SAM) capaz de suprimir la recombinación no radiativa en la interfaz entre el absorbente de perovskita y la capa de Me-4PACz.

La célula solar tiene un área activa de 0,175 cm2. Se basa en un sustrato de vidrio y óxido de indio y estaño (ITO), una capa interfacial formada por el polímero PFN, la capa HTL de Me-4PACz, el absorbedor de perovskita, una capa de transporte de electrones (ETL) formada por éster metílico del ácido fenil-C61-butírico (PCBM), una capa amortiguadora de batocuproína (BCP), una capa de óxido de estaño (IV) (SnO2) y una película de óxido conductor transparente de óxido de indio y zinc (IZO).

Probada en condiciones estándar, la célula alcanzó una eficiencia de conversión energética del 20,7%. “Hasta donde sabemos, la eficiencia del dispositivo obtenida es uno de los valores más altos registrados para Me-4PACz con una composición de perovskita de triple catión que tiene un bandgap de 1,6 eV”, declararon los científicos, señalando que el dispositivo fue capaz de mantener la eficiencia inicial durante 3.000 h.

“Creemos que la ingeniería de mezcla de la SAM Me-4PACz con el polímero electrolítico PFN-Br no sólo abrirá nuevas puertas para abordar las SAM hidrofóbicas en dispositivos fotovoltaicos eficientes procesables en solución, sino que también permitirá diseñar nuevos polímeros basados en electrolitos y/o pequeñas moléculas que puedan combinarse con las SAM, acolchando así una mejor interfaz”, señalaron los científicos.

La célula solar se presentó en el estudio “Resolving the Hydrophobicity of the Me-4PACz Hole Transport Layer for Inverted Perovskite Solar Cells with Efficiency >20%” (Resolución de la hidrofobicidad de la capa de transporte de huecos Me-4PACz para células solares de perovskita invertida con una eficiencia >20%.), publicado en ACS Publications.