Investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) han obtenido conocimientos sobre la microestructura de la perovskita. Después de eliminar las concavidades de la superficie de los granos cristalinos de perovskita, fabricaron una célula solar con una retención de eficiencia mejorada bajo pruebas de ciclo térmico estandarizado, calor húmedo y seguimiento del punto de máxima potencia.

Científicos de la Escuela de Ingeniería de la HKUST han revelado la existencia y el impacto de concavidades superficiales en granos cristalinos individuales de perovskita películas delgadas.

Afirmaron en “Eliminación de las concavidades de la superficie del grano para mejorar las interfaces de película delgada de perovskita” – publicado recientemente en Nature Energy – que las concavidades en los materiales de perovskita son “desencadenadas por la tensión de tracción biaxial inducida por la coalescencia de los granos y el ranurado de los límites de los granos inducido por el engrosamiento térmico”.

Los científicos dijeron que las concavidades rompen la continuidad estructural en la interfaz de la película de perovskita y limitan la eficiencia y estabilidad de las células de perovskita. Una declaración de HKUST explicó que si bien las células solares de perovskita tienen el potencial de reemplazar las células de silicio existentes en muchas aplicaciones, su estabilidad a largo plazo bajo condiciones de luz, humedad y termomecánicas sigue siendo una barrera para la comercialización.

Para explorar completamente el impacto de las concavidades de la superficie del grano, el equipo las eliminó utilizando una molécula tensioactiva, el ácido tridecafluorohexano-1-sulfónico potásico, para manipular la evolución de la tensión y la difusión de iones durante la formación de películas de perovskita.

En el artículo de investigación, los investigadores documentan cómo sus células solares de perovskita resultantes demostraron una eficiencia de conversión de energía mejorada y una retención de eficiencia de conversión de energía elevada bajo ciclos térmicos estandarizados ISOS (300 ciclos), calor húmedo (660 horas) y seguimiento del punto de máxima potencia (1290 horas). ) pruebas.

"La estructura y geometría de los granos cristalinos individuales son el origen del rendimiento de los semiconductores de perovskita y las células solares", dijo el profesor Zhou Yuanyuan, autor correspondiente del artículo de investigación. "Al revelar las concavidades de la superficie del grano, comprender sus efectos y aprovechar la ingeniería química para adaptar su geometría, somos pioneros en una nueva forma de fabricar células solares de perovskita con una eficiencia y estabilidad cercanas a sus límites".

Zhou dijo que el equipo estaba "intrigado por las concavidades superficiales de los granos de perovskita" observadas mediante microscopía de fuerza atómica, ya que las concavidades suelen estar ocultas debajo del fondo de la película y a menudo se pasan por alto.