Un grup de científics nord-americans i canadencs ha utilitzat molècules de base de Lewis per millorar la passivació superficial en una cèl·lula solar de perovskita.L'equip va produir un dispositiu amb un alt voltatge de circuit obert i nivells d'estabilitat notables.
Un equip d'investigació nord-americà-canadenc ha fabricat una perovskita invertidacèl · lula solarutilitzant molècules de base de Lewis per a la passivació superficial.Les bases de Lewis s'utilitzen generalment en la investigació solar de perovskita per passivar els defectes superficials de la capa de perovskita.Això té efectes positius en l'alineació del nivell d'energia, la cinètica de recombinació interfacial, el comportament d'histèresi i l'estabilitat operativa.
"S'espera que la basicitat de Lewis, que és inversament proporcional a l'electronegativitat, determini l'energia d'unió i l'estabilització de les interfícies i els límits de gra", van dir els científics, i van assenyalar que les molècules van demostrar ser altament eficients per crear un fort enllaç entre les capes cel·lulars a el nivell d'interfície."Una molècula de base de Lewis amb dos àtoms donants d'electrons pot unir-se i unir interfícies i límits terrestres, oferint el potencial de millorar l'adhesió i reforçar la duresa mecànica de les cèl·lules solars de perovskita".
Els científics van utilitzar una molècula de base de difosfina Lewis coneguda com a 1,3-bis (difenilfosfino) propà (DPPP) per passivar una de les perovskites d'halogenurs més prometedores, el iodur de plom de formamidini conegut com FAPbI3, per utilitzar-la en la capa absorbent d'una cèl·lula.
Van dipositar la capa de perovskita en una capa de transport de forats (HTL) dopada amb DPPP feta d'òxid de níquel (II) (NiOx).Van observar que algunes molècules de DPPP es van tornar a dissoldre i es van segregar tant a la interfície perovskita/NiOx com a les regions superficials de la perovskita, i que la cristalinitat de la pel·lícula de perovskita va millorar.Van dir que aquest pas va millorarmecànicaduresa de la interfície perovskita/NiOx.
Els investigadors van construir la cèl·lula amb un substrat fet de vidre i òxid d'estany (FTO), el HTL basat en NiOx, una capa decarbazol substituït amb metil(Me-4PACz) com a capa de transport del forat, la capa de perovskita, una capa fina de iodur de fenetilamoni (PEAI), una capa de transport d'electrons feta de buckminsterfullerene (C60), una capa tampó d'òxid d'estany (SnO2) i un contacte metàl·lic fet de plata (Ag).
L'equip va comparar el rendiment de la cèl·lula solar dopada amb DPPP amb un dispositiu de referència que no va passar pel tractament.La cèl·lula dopada va aconseguir una eficiència de conversió de potència del 24,5%, una tensió de circuit obert d'1,16 V i un factor d'ompliment del 82%.El dispositiu no dopat va assolir una eficiència del 22,6%, una tensió de circuit obert d'1,11 V i un factor d'ompliment del 79%.
"La millora del factor d'ompliment i la tensió de circuit obert va confirmar la reducció de la densitat de defectes a la interfície frontal NiOx / perovskita després del tractament amb DPPP", van dir els científics.
Els investigadors també van construir una cèl·lula dopada amb una àrea activa d'1,05 cm2 que va aconseguir una conversió de potènciaeficiència de fins a un 23,9%i no va mostrar degradació després de 1.500 h.
"Amb DPPP, en condicions ambientals, és a dir, sense escalfament addicional, l'eficiència global de conversió d'energia de la cèl·lula es va mantenir alta durant aproximadament 3.500 hores", va dir l'investigador Chongwen Li."Les cèl·lules solars de perovskita que s'han publicat anteriorment a la literatura tendeixen a veure una caiguda significativa de la seva eficiència després de 1.500 a 2.000 hores, de manera que aquesta és una gran millora".
El grup, que recentment va sol·licitar una patent per a la tècnica DPPP, va presentar la tecnologia cel·lular a "Disseny racional de molècules de base de Lewis per acèl·lules solars de perovskita invertida estables i eficients”, que es va publicar recentment a Science.L'equip inclou acadèmics de la Universitat de Toronto al Canadà, així com científics de la Universitat de Toledo, la Universitat de Washington i la Universitat Northwestern dels Estats Units.
Hora de publicació: 27-feb-2023