Las células solares de perovskita (PSC) son famosas por su excepcional rendimiento fotovoltaico y su asequibilidad.Sin embargo, el elevado coste de los materiales de transporte de carga sigue siendo un obstáculo importante para su comercialización.Los materiales convencionales como el 2,2',7,7'-Tetrakis[N,N-di(4-metoxifenil)amino]-9,9'-espirobifluoreno (Spiro-OMeTAD) son caros y complejos de producir.

Por lo tanto, desarrollar alternativas eficientes y de bajo costo es esencial para que las CSP sean más viables económicamente.Abordar estos problemas es crucial para avanzar en la tecnología solar y lograr una adopción más amplia.Por lo tanto, este estudio se centra en la creación de materiales de transporte de orificios rentables para superar estas barreras y mejorar el potencial comercial de los PSC.

Investigadores de la Universidad de Huaqiao y la Universidad Normal de Qufu han revelado un avance pionero en el campo de la energía solar.Su estudio,publicadoen junio de 2024 en la revista.Materiales y dispositivos energéticos, presenta tres nuevos materiales de transporte de orificios que podrían redefinir la eficiencia de los PSC n-i-p.Estos materiales, meticulosamente diseñados y sintetizados, exhiben propiedades notables que tienen el potencial de superar los puntos de referencia actuales en el rendimiento de las células solares, ofreciendo un paso prometedor hacia el futuro de la energía renovable.

Este estudio presenta el desarrollo de tres materiales de transporte de huecos (HTM) rentables, 4,4'-(3,3'-bis(4-metoxi-2,6-dimetilfenil)-[2,2'-bitiofeno]-5,5'-diil)bis(N,N-bis(4-metoxifenil)anilina) (TP-H), 4,4'-(3,3'-bis(4-metoxi-2,6-dimetilfenilo)-[2,2'-bitiofeno]-5,5'-diil)bis(3-metoxi-N,N-bis(4-metoxifenil)anilina) (TP-OMe) y 4,4'-(3,3'-bis(4-metoxi-2,6-dimetilfenil)-[2,2'-bitiofeno]-5,5'-diil)bis(3-fluoro-N,N-bis(4-metoxifenil)anilina)(TP-F), utilizando un núcleo de bitiofeno.Estos materiales fueron diseñados para mejorar la cristalinidad y la solubilidad molecular, cruciales para el transporte eficaz de huecos en las PSC.

TP-F, en particular, logró uneficiencia de conversión de energía(PCE) superior al 24%, atribuido a su sustitución de átomos de flúor, que mejoró el empaquetamiento intermolecular, redujo el nivel de energía del orbital molecular ocupado (HOMO) más alto y mejoró la movilidad y conductividad de los orificios.Estas mejoras redujeron los estados de defectos y minimizaron la recombinación mediada por trampas en las PSC.

El estudio destaca el potencial de la estructura central de 3,3'-bis(4-metoxi-2,6-dimetilfenil)-2,2'-bitiofeno para crear HTM eficientes y de bajo costo, lo que demuestra avances significativos en la tecnología de PSC y en pavimentación.el camino hacia soluciones de energía solar más viables comercialmente.

El Dr. Wei Gao, investigador principal del estudio, afirmó: "El desarrollo de estos novedosos HTM marca un paso significativo hacia hacer que los PSC sean más viables comercialmente. La mayor eficiencia y la reducción de costos de estos materiales podrían acelerar la adopción de los PSC en el sector solar.mercado energético, proporcionando una solución energética más sostenible y rentable".

Las implicaciones de esta investigación son profundas, ya que abre nuevas vías para la producción comercial de PSC de alta eficiencia y bajo costo.La integración exitosa de TP-F en PSC demuestra el potencial de estos materiales para reducir significativamentecostos de producciónmientras se mantienerendimiento alto.Este avance podría conducir a una adopción más amplia de tecnologías de energía solar, contribuyendo a los esfuerzos globales en el desarrollo de energía sostenible y reduciendo la dependencia de los combustibles fósiles.

Más información:Lang Li et al, Materiales de transporte de orificios rentables a base de bitiofeno para células solares de perovskita nâiâp eficientes,Materiales y dispositivos energéticos(2024).DOI: 10.26599/EMD.2024.9370036

Proporcionado porPrensa de la Universidad de Tsinghua