Un equipo de investigación chino ha construido una célula solar en tándem totalmente de perovskita con una célula superior de banda prohibida ancha con una eficiencia del 19,6 % basada en una heteroestructura 2D/3D y una célula inferior de banda prohibida estrecha con una eficiencia del 21,3 %. El dispositivo en tándem mostró una estabilidad notable al conservar el 90% de su eficiencia inicial después de 855 h de funcionamiento continuo.

Un grupo de investigación de China ha desarrollado una célula solar en tándem totalmente de perovskita basada en una célula superior de perovskita de banda prohibida amplia que se basa en una heteroestructura bidimensional/tridimensional y una célula inferior de banda prohibida estrecha.

Las células de perovskita construidas con materiales híbridos 2D son conocidas por su estabilidad y exhiben una gran energía de unión de excitones en comparación con los dispositivos 3D convencionales.

Para la fabricación de la celda superior, el grupo de investigación utilizó un método genérico de conversión de perovskita de 3D a 2D. Primero depositó una perovskita de haluro de plomo conocida como capa de yoduro de plomo y metilamonio (MAPbI3) mediante un método híbrido de evaporación/solución y luego transformó la capa en una estructura 2D mediante un ligando de amonio de cadena larga.

El dispositivo se basa en un sustrato de vidrio y óxido de indio y estaño (ITO), una capa de transporte de huecos (HTL) de óxido de níquel (II) (NiOx) y una monocapa autoensamblada (SAM), el absorbente de perovskita, un capa de transporte de electrones de buckminsterfullereno (C60), una capa tampón de batocuproína (BCP), una capa de óxido de estaño (IV) (SnO2) y un contacto metálico de cobre (Cu).

“La heteroestructura 2D/3D resultante acelera efectivamente la extracción de carga en la interfaz perovskita/C60 y, por lo tanto, suprime la segregación de haluros inducida por la luz.” explicaron los investigadores, señalando que esta célula superior alcanzó una banda prohibida de energía de 1,78 eV. El dispositivo también logró una eficiencia de conversión de energía del 19,6%, un voltaje de circuito abierto de 1,324 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 17,9 mA cm−2 y un factor de ocupación del 83,0%. También pudo conservar el 95% de su eficiencia original después de 1000 h.

Para la construcción de la célula solar en tándem totalmente de perovskita, el equipo de investigación también utilizó una célula de perovskita inferior con una eficiencia del 21,3% basada en un sustrato de ITO, una perovskita de banda prohibida estrecha, una capa de transporte de electrones C60, una capa de SnO2 y un metal Cu. contacto.

El dispositivo campeón construido con esta configuración alcanzó una eficiencia del 28,1%, un voltaje de circuito abierto de 2,135 V, una densidad de cortocircuito de 16,2 mA cm−2 y un factor de ocupación del 81,5%. También retuvo el 90% de su eficiencia inicial después de 855 h de funcionamiento continuo.

Introdujeron la nueva tecnología celular en el estudio. “Heterounión formada mediante conversión de perovskita de 3D a 2D para células solares de perovskita fotoestables de banda ancha.” publicado en comunicaciones de la naturaleza. El grupo de investigación incluyó académicos de la Universidad de Nanjing y la Universidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de China.

“Este estudio revela en particular el mecanismo de degradación de los dispositivos de perovskita de banda ancha y propone un enfoque técnico sin precedentes para mejorar simultáneamente la eficiencia y la estabilidad.” concluyeron.