Investigadores del Instituto Central de Investigación y Desarrollo Metalúrgico (CMRDI) de Egipto han fabricado una célula solar de perovskita invertida con un nuevo tipo de capa de transporte de huecos (HTM) basada en tiocianato de plata (AgSCN). El objetivo de los científicos es sustituir los materiales de transporte de huecos más utilizados, como PEDOT:PSS y tiocianato de cobre (CuSCN), por AgSCN.
«Las ventajas del CuSCN residen en que puede servir tanto de capa de transporte de huecos como de fuente de dopaje de Cu, mientras que el AgSCN, con su mayor resistividad, puede servir sólo como fuente de dopaje de Ag con una velocidad de difusión más lenta», explican los científicos, que señalan que el AsSCN también transfiere mejor las cargas entre la HTL y la capa de perovskita que el PEDOT:PSS.
El grupo construyó la célula con un sustrato de óxido de indio y estaño (ITO), una capa de transporte de electrones (ETL) basada en AgSCN, un absorbente basado en un tipo de perovskita de haluro de plomo conocido como yoduro de metilamonio y plomo (MAPbI3), una capa de éster metílico del ácido fenil-C61-butírico (PCBM), una capa amortiguadora de batocuproína (BCP) y un contacto metálico de plata (Ag).
Los académicos depositaron la capa fina de AgSCN en una caja de guantes seca con una humedad relativa de entre el 25% y el 30% al menos 30 minutos antes de que comenzara la deposición de la capa de perovskita. A continuación, depositaron la capa de perovskita sobre la capa activa del HTL mediante recubrimiento por centrifugación a 4.000 rpm durante 30 segundos. El rendimiento de la célula solar se comparó con el de un dispositivo de referencia construido con un HTM basado en PEDOT:PSS.
El dispositivo basado en AgSCN alcanzó una eficiencia de conversión de potencia del 16,66%, una tensión de circuito abierto de 1,14 mV, una corriente de cortocircuito de 19,0 mA/cm2 y un factor de llenado del 77,1%. La célula PEDOT:PSS alcanzó una eficiencia del 15,11%, una tensión de circuito abierto de 1,04 V, una corriente de cortocircuito de 18,17 mA/cm2 y un factor de llenado del 80,37%.
«La película delgada de AgSCN lograda con éxito produjo una película de perovskita de mejor calidad con agujeros de alfiler libres y granos grandes, mientras que la película delgada de PEDOT:PSS produjo una película de perovskita de calidad similar con agujeros de alfiler descubiertos», explicó el grupo, señalando que la célula de AgSCN también fue capaz de conservar el 80,9% de su eficiencia inicial tras 500 horas en una atmósfera con una humedad relativa del 48%.
«Este método de producción de AgSCN a baja temperatura y bajo coste se considera fácil y escalable, lo cual es un buen augurio para la comercialización de dispositivos flexibles y tecnologías fotovoltaicas basadas en la perovskita», concluyeron los investigadores. «En resumen, el AgSCN es un rival no tóxico, barato y sencillo de trabajar a bajas temperaturas. Es un fuerte competidor para crear dispositivos en tándem y células solares de unión p-i-n de alta eficiencia hechas de perovskitas».
Describieron la tecnología de la célula en «AgSCN as a new hole transporting material for inverted perovskite solar cells» (AgSCN como nuevo material transportador de huecos para células solares de perovskita invertida), publicado recientemente en Scientific Reports.
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