Un grupo de científicos dos Estados Unidos e Canadá utilizou moléculas de base de Lewis para mellorar a pasivación da superficie nunha célula solar de perovskita.O equipo produciu un dispositivo cunha alta tensión de circuíto aberto e niveis de estabilidade notables.
Un equipo de investigación estadounidense-canadense fabricou unha perovskita invertidacélula solarutilizando moléculas de base de Lewis para a pasivación superficial.As bases de Lewis úsanse xeralmente na investigación solar de perovskita para pasivar defectos de superficie na capa de perovskita.Isto ten efectos positivos sobre o aliñamento do nivel de enerxía, a cinética de recombinación interfacial, o comportamento da histérese e a estabilidade operativa.
"Espérase que a basicidade de Lewis, que é inversamente proporcional á electronegatividade, determine a enerxía de unión e a estabilización das interfaces e dos límites dos grans", dixeron os científicos, sinalando que as moléculas demostraron ser altamente eficientes na creación de enlaces fortes entre as capas celulares. nivel de interface."Unha molécula de base de Lewis con dous átomos doadores de electróns pode potencialmente unirse e unir interfaces e límites terrestres, ofrecendo o potencial de mellorar a adhesión e fortalecer a dureza mecánica das células solares de perovskita".
Os científicos utilizaron unha molécula de base de Lewis difosfina coñecida como 1,3-bis(difenilfosfino) propano (DPPP) para pasivar unha das perovskitas de haluro máis prometedoras, o ioduro de chumbo formamidinio coñecido como FAPbI3, para usar na capa absorbente dunha célula.
Depositaron a capa de perovskita nunha capa de transporte de buratos (HTL) dopada con DPPP feita de óxido de níquel (II) (NiOx).Observaron que algunhas moléculas de DPPP se redisolveron e segregaron tanto na interface perovskita/NiOx como nas rexións da superficie de perovskita, e que a cristalinidade da película de perovskita mellorou.Dixeron que este paso mellorou omecánicatenacidade da interface perovskita/NiOx.
Os investigadores construíron a célula cun substrato feito de vidro e óxido de estaño (FTO), o HTL baseado en NiOx, unha capa decarbazol substituído con metilo(Me-4PACz) como a capa de transporte do burato, a capa de perovskita, unha capa delgada de ioduro de fenetilamonio (PEAI), unha capa de transporte de electróns feita de buckminsterfullerene (C60), unha capa tampón de óxido de estaño (IV) (SnO2) e un contacto metálico feito de prata (Ag).
O equipo comparou o rendemento da célula solar dopada con DPPP cun dispositivo de referencia que non pasou polo tratamento.A célula dopada logrou unha eficiencia de conversión de enerxía do 24,5%, unha tensión en circuíto aberto de 1,16 V e un factor de recheo do 82%.O dispositivo non dopado alcanzou unha eficiencia do 22,6%, unha tensión en circuíto aberto de 1,11 V e un factor de recheo do 79%.
"A mellora do factor de recheo e da tensión de circuíto aberto confirmou a redución da densidade de defectos na interface frontal NiOx/perovskita despois do tratamento con DPPP", dixeron os científicos.
Os investigadores tamén construíron unha célula dopada cunha área activa de 1,05 cm2 que logrou unha conversión de potenciaeficiencia de ata 23,9%e non mostrou degradación despois de 1.500 h.
"Con DPPP, en condicións ambientais, é dicir, sen calefacción adicional, a eficiencia global de conversión de enerxía da célula mantívose alta durante aproximadamente 3.500 horas", dixo o investigador Chongwen Li."As células solares de perovskita que se publicaron previamente na literatura tenden a ver unha caída significativa na súa eficiencia despois de 1.500 a 2.000 horas, polo que esta é unha gran mellora".
O grupo, que solicitou recentemente unha patente para a técnica DPPP, presentou a tecnoloxía celular en "Rational design of Lewis base molecules forcélulas solares de perovskita invertida estables e eficientes”, que se publicou recentemente en Science.O equipo inclúe académicos da Universidade de Toronto en Canadá, así como científicos da Universidade de Toledo, a Universidade de Washington e a Universidade Northwestern dos Estados Unidos.
Hora de publicación: 27-feb-2023