La energía solar es una de las mejores apuestas de la humanidad contra las actuales crisis energéticas y el cambio climático.Dado que los paneles solares se están convirtiendo en una solución energética atractiva, tanto en campos abiertos como en tejados de zonas urbanas, los científicos están trabajando diligentemente para avanzar en las tecnologías fotovoltaicas existentes y alcanzar nuevas alturas en sostenibilidad.Si bien se están estudiando muchos tipos de materiales fotovoltaicos, las perovskitas se encuentran sin duda entre los más prometedores debido a su potencial de producción a bajo costo y mayor eficiencia.

En particular, las perovskitas de haluro de estaño (Sn-HP) sirven como poderosas alternativas a las perovskitas de plomo (Pb) de rendimiento excepcionalmente alto.Dado que el Sn es significativamente menos tóxico para el medio ambiente que el Pb, la investigación sobre Sn-HP es un esfuerzo que vale la pena.Desafortunadamente,células solares de perovskita(PSC) fabricados a partir de Sn-HP todavía enfrentan varios desafíos que deben abordarse.

Específicamente, la cristalización rápida y desordenada durante la producción conduce a la formación de defectos en la estructura cristalina de la capa de perovskita, lo que dificulta la eficiencia de la conversión.Además, los Sn-HP sufren de baja estabilidad y alta sensibilidad a la humedad y las condiciones ambientales, lo que limita la vida útil general de los PSC fabricados con ellos.

Sin embargo, ahora un equipo de investigación de Corea puede haber encontrado una solución elegante y eficiente a estos problemas.Su estudio fue publicado recientemente enMateriales energéticos avanzadosy fue dirigido por el profesor asociado Dong-Won Kang de la Universidad Chung-Ang.En este estudio, el equipo reveló que la introducción de 4-feniltiosemicarbazida (4PTSC) como aditivo durante la producción de Sn-HP puede aumentar el rendimiento de las PSC.

A través de análisis extensos y comparaciones experimentales entre los PSC de Sn-HP normales y los que contienen el aditivo propuesto, los investigadores mostraron las múltiples funcionalidades del 4PTSC como aditivo.

"Elegimos deliberadamente una molécula multifuncional que actúa como complejo de coordinación y agente reductor, pasiva la formación de defectos y mejora la estabilidad", explica Kang.¿Pero qué significa esto?

Dado que 4PTSC funciona como ligando coordinador, puede regular eficazmente el proceso de crecimiento de los cristales.Por un lado, el anillo de fenilo conjugado con Ï en la molécula de 4PTSC promueve la orientación preferida del crecimiento de los cristales, minimizando la formación de defectos.Curiosamente, 4PTSC también pasiva cualquier defecto que se forme mediante la coordinación química de 4PTSC y SnI.₂.

A su vez, esto protege elperovskitasuperficie y evita la falta de coordinación de Sn²⁺y los iones halogenuros participen en reacciones no deseadas.Es más, el âNH₂los sitios nucleofílicos en 4PTSC obstaculizan aún más el SnI₂oxidación y migración de iones, mejorando la estabilidad de las PSC.

Gracias a este potente aditivo, los investigadores pudieron producir PSC con un rendimiento sin precedentes."Los dispositivos modificados por 4PTSC lograron una eficiencia máxima del 12,22% con un voltaje de circuito abierto mejorado de 0,94 V y exhibieron una estabilidad superior a largo plazo, conservando casi el 100% de la eficiencia de conversión de energía inicial, incluso después de 500 h y alrededor del 80%.después de las 1200 h encondiciones ambientalessin ningún tipo de encapsulación.Esto es diferente de la marcada degradación observada en los dispositivos de control dentro de las primeras 300 h", destaca Kang.

Dado que los Sn-HP son relativamente económicos de fabricar y demuestran un buen rendimiento y una gran durabilidad, los hallazgos de este estudio podrían allanar el camino hacia tecnologías más accesibles y duraderas.paneles solares.A su vez, esto puede ayudar a abaratar la energía para la población en general y, al mismo tiempo, mantenerse en línea con los objetivos de sostenibilidad actuales.

"Abordar los desafíos clave de los Sn-HP y mejorar significativamente su rendimiento se alinea con nuestro objetivo de contribuir al desarrollo de soluciones de energía renovable eficientes y sostenibles, promoviendo así tecnologías verdes y promoviendo un futuro sostenible", concluye Kang.

Proporcionado porUniversidad Chung Ang