Un enfoque genérico de las células solares de perovskita de ingreso eficiencia

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Las perovskitas, una clase de materiales del que se informó por primera vez a principios del siglo XIX, fueron “redescubiertas” en 2009 como un posible candidato para la generación de energía mediante su uso en células solares. Desde entonces, han conquistado a la comunidad de investigación fotovoltaica, alcanzando nuevos récords de eficiencia a un ritmo sin precedentes. Esta mejora ha sido tan rápida que para 2021, poco más de una década de investigación más tarde, ya están logrando un rendimiento similar al de los dispositivos de silicio convencionales. Lo que hace que las perovskitas sean particularmente prometedoras es la forma en que se pueden crear. Cuando los dispositivos a base de silicio son pesados ​​y requieren altas temperaturas para su fabricación, los dispositivos de perovskita pueden ser livianos y formados con una mínima inversión de energía. Es esta combinación, alto rendimiento y fácil fabricación, lo que ha emocionado a la comunidad de investigadores.

A medida que el rendimiento de la energía fotovoltaica de perovskita se ha disparado, algunos de los desarrollos de apoyo necesarios para hacer una tecnología comercialmente viable se han quedado atrás. Un problema que sigue afectando el desarrollo de la perovskita es la reproducibilidad del dispositivo. Si bien algunos dispositivos fotovoltaicos se pueden fabricar con el nivel de rendimiento deseado, otros fabricados exactamente de la misma manera a menudo tienen eficiencias significativamente menores, lo que desconcierta y frustra a la comunidad de investigadores.

Recientemente, investigadores del Grupo de Tecnologías Electrónicas Emergentes del Prof. Yana Vaynzof identificaron que los procesos fundamentales que ocurren durante la formación de la película de perovskita influyen fuertemente en la reproducibilidad de los dispositivos fotovoltaicos. Cuando la capa de perovskita se asienta de la solución, se vierte un antidisolvente sobre la solución de perovskita para desencadenar su cristalización. “Descubrimos que la duración de la exposición de la perovskita al antidisolvente tuvo un impacto dramático en el rendimiento del dispositivo final, una variable que hasta ahora había pasado desapercibida en el campo”. dice el Dr. Alexander Taylor, investigador postdoctoral asociado en el grupo Vaynzof y primer autor del estudio. “Esto está relacionado con el hecho de que algunos antisolventes pueden disolver al menos parcialmente los precursores de la capa de perovskita, alterando así su composición final. Además, la miscibilidad de los antisolventes con los disolventes de la solución de perovskita afecta su efectividad para desencadenar la cristalización”.

Estos resultados revelan que, a medida que los investigadores fabrican sus dispositivos fotovoltaicos, las diferencias en este paso de disolvente podrían causar la irreproducibilidad observada en el rendimiento. Yendo más allá, los autores probaron una amplia gama de potenciales antidisolventes y demostraron que al controlar estos fenómenos, podían lograr un rendimiento de vanguardia de casi cualquier candidato probado. “Al identificar las características antidisolventes clave que afectan la calidad de las capas activas de perovskita, también podemos predecir el procesamiento óptimo de nuevos antidisolventes, eliminando así la necesidad de la tediosa optimización de prueba y error tan común en el campo”. añade el Dr. Fabian Paulus, líder del Grupo de Transporte en Materiales Híbridos de cfaed y colaborador de la firma.

“Otro aspecto importante de nuestro estudio es el hecho de que demostramos cómo una aplicación óptima de un antidisolvente puede expandir significativamente la ventana de procesabilidad de los dispositivos fotovoltaicos de perovskita”, señala el profesor Vaynzof, quien dirigió el trabajo. “Nuestros hallazgos ofrecen a la comunidad de investigación de perovskita información valiosa necesaria para hacer avanzar esta tecnología prometedora en un producto comercial”.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Technische Universität Dresden. Nota: El contenido se puede cambiar según el estilo y la longitud.

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