es.wedoany.com Noticia: Un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong ha diseñado una célula solar tándem de perovskita completamente libre de PEDOT:PSS, logrando una eficiencia de conversión del 29,1% mediante el uso de una monocapa de ácido fosfónico funcionalizada con fenotiazina como capa de transporte de huecos. El PEDOT:PSS, una mezcla de polímeros conductores, se utiliza ampliamente como capa de transporte de huecos debido a su alta transparencia, buena conductividad de huecos y función de trabajo adecuada, pero su acidez e higroscopicidad degradan las capas sensibles de perovskita en las células tándem, afectando la eficiencia a largo plazo y la estabilidad operativa.
Para superar este desafío, el equipo de investigación reveló, mediante caracterización in situ, la ruta de cristalización inestable inducida por PEDOT:PSS en películas de perovskita mixta de estaño y plomo, y reemplazó el PEDOT:PSS con una monocapa autoensamblada funcionalizada con fenotiazina (denominada 4PAPT). En comparación con el PEDOT:PSS, el 4PAPT permite una cristalización de perovskita más rápida, más directa y más uniforme, inhibe la formación de la fase intermedia de yoduro de estaño-dimetilsulfóxido (SnI₂–DMSO), mejora la orientación del cristal y la estabilidad de la interfaz, reduciendo así la densidad de defectos y mejorando el transporte de portadores.
La célula solar tándem de perovskita totalmente de dos terminales y monocapa desarrollada por el equipo utiliza una arquitectura de dispositivo apilada sobre un electrodo transparente de óxido de indio y estaño (ITO). La célula inferior incluye una capa absorbente de perovskita de banda ancha (WBG), interconectada mediante un derivado de naftaleno basado en carbazol (CbzNaph) como capa selectiva de huecos, seguida de una capa de transporte de electrones de fullereno (C60), una capa de dióxido de estaño depositada por capa atómica (ALD-SnO₂) como capa de recombinación, y un electrodo de oro (Au). La célula superior emplea 4PAPT como interfaz de transporte de huecos, combinada con una capa absorbente de perovskita de banda estrecha (NBG), una capa de transporte de electrones de C60, una capa de bloqueo de excitones de batocuproína (BCP) y un electrodo posterior de plata (Ag). La célula de unión simple de banda estrecha basada en 4PAPT alcanzó una eficiencia del 23,2%, mientras que la célula tándem de perovskita totalmente libre de PEDOT:PSS logró una eficiencia de conversión del 29,1%, el valor más alto actual en su clase. Después de 800 horas de seguimiento del punto de máxima potencia bajo una iluminación solar simulada a aproximadamente 40 °C, el dispositivo encapsulado mantuvo el 90% de su eficiencia inicial.
Fengzhu Li, autor de correspondencia del estudio, señaló que la estrategia de interfaz molecular logró mejorar la eficiencia de las células de unión simple de banda estrecha y extendió esta estrategia a las células tándem. El coautor Yen-Hung Lin destacó que la inestabilidad del PEDOT:PSS no es solo un problema de material, sino que también afecta la formación de la película de perovskita en la interfaz enterrada; reemplazarlo con una monocapa autoensamblada diseñada molecularmente permite controlar la cristalización desde el principio. El estudio se publicó en la revista Joule, con el título del artículo «Interface-mediated crystallization enables PEDOT:PSS-free all-perovskite tandems with 29.1% efficiency and enhanced durability».
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