La energía solar es una forma prometedora de reducir nuestra dependencia de los recursos energéticos basados en combustibles fósiles para optar por formas de energía más limpias.A lo largo de los años, las células solares que pueden aprovechar esta energía renovable han experimentado avances significativos.
La perovskita de haluro metálico ha ganado mucha atención como un material prometedor que absorbe la luz paracélulas solaresdebido a sus excepcionales propiedades optoelectrónicas que les permiten generar energía de manera eficiente a partir de la luz solar.
Una opción popular de material para construir células solares de perovskita (PSC) de alta eficiencia de conversión de energía (PCE) es el yoduro de plomo de formamidinio policristalino (FAPbI).3) debido a su estrecha banda prohibida de energía.A pesar de sus propiedades optoelectrónicas superiores y su versatilidad, las perovskitas policristalinas como FAPbI3a menudo sufren de defectos (imperfecciones) en suestructura cristalinaque son perjudiciales para elestabilidad estructuraly la dinámica del portador, lo que en última instancia afecta sus capacidades de conversión de energía.
Para llenar este vacío, un equipo de investigadores dirigido por el profesor Hobeom Kim del Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju (GIST) ha desarrollado una nueva estrategia de pasivación de defectos, un proceso para reducir significativamente los defectos y mejorar el PCE y la estabilidad decélulas solares de perovskita.
En su reciente estudiopublicadoel 4 de julio de 2024 enComunicaciones de la naturaleza, el equipo informó sobre la introducción de perovskita de politipo hexagonal (6H) [diferentes formas estructurales con la misma composición] en el politipo cúbico (3C) FAPbI3, lo que llevó a un aumento notable en su PCE en comparación con sus homólogos.Pero ¿por qué utilizar politipo de perovskita 6H?
"Hasta ahora, un enfoque típico ha sido introducir un reactivo químico externo para abordar el problema del defecto. Sin embargo, introducir reactivos externos podría afectar directamente la calidad cristalina de la perovskita durante el crecimiento del cristal, por lo que nuestro trabajo no depende de tales estabilizadores.En su lugar, empleamos un politipo de perovskita químicamente idéntico, el politipo 6H, que contiene un componente que comparte esquinas y que suprime eficazmente la formación de defectos en la perovskita", explica el profesor Kim.
Los investigadores incorporaron perovskita 6H en FAPbI3, mediante el uso de un exceso de yoduro de plomo y cloruro de metilamonio, creando así un componente que intervino con el sitio del defecto dominante (vacancias de haluro, VI+) de politipo cúbico de fase α (3C) FAPbI3.Descubrieron que la fase 6H mejoraba la integridad estructural y la dinámica del portador de FAPbI.
3.Esto dio lugar a una vida útil ultralarga de la portadora de más de 18 microsegundos, PSC con PCE del 24,13 % y un módulo con PCE del 21,92 % (certificadoeficiencia de conversión de energíadel 21,44%) con estabilidad operativa a largo plazo.
Los investigadores sugirieron que el diseño de perovskita heteropolitípica 3C/6H podría ser el más cercano a la configuración ideal de una película de perovskita policristalina.El estudio demostró cómo los defectos de ingeniería enperovskitapuede acelerar el desarrollo de PSC avanzados para usos personales y comerciales, como en tejadospaneles solares, dispositivos electrónicos portátiles y cargadores portátiles."Las células solares de perovskita ofrecen una solución transformadora para lograr la neutralidad de carbono y abordar el calentamiento global. Su eficiencia, versatilidad y reducción
impacto ambientallos convierten en un componente esencial en la transición hacia un futuro sostenible", concluye el profesor Kim.Más información:
Hobeom Kim et al, Pasivación de defectos de nivel superficial mediante politipo de perovskita 6H para células solares de perovskita estables y altamente eficientes,Comunicaciones de la naturaleza(2024).DOI: 10.1038/s41467-024-50016-6Citación:
La estrategia de pasivación de defectos mejora la eficiencia de las células solares de perovskita (2024, 10 de septiembre)recuperado el 10 de septiembre de 2024de https://techxplore.com/news/2024-09-defect-passivation-strategy-perovskite-solar.html
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