Un grupo de científicos dirigido por la Universidad de Beihang (China) ha desarrollado una célula solar de perovskita totalmente orgánica basada en carbono sin necesidad de utilizar una costosa capa de transporte de huecos (HTL, por sus iniciales en inglés).
En la arquitectura de célula propuesta, la ausencia de HTL, que impide el contacto directo entre el electrodo de carbono y la perovskita, se compensa mediante la ingeniería de la composición superficial de la película de perovskita: «El transporte bipolar de la capa de perovskita y la capacidad de extracción de huecos del electrodo de carbono proporcionan una base teórica para la preparación de células solares de perovskita totalmente inorgánicas basadas en carbono CsPbI2Br sin HTL», afirman los investigadores.
Los investigadores explicaron que se pueden utilizar reacciones químicas para modificar la estructura de baja dimensión (LD) en una superficie tridimensional (3D) de perovskita para mejorar la calidad de la cristalización. Utilizaron, en concreto, haluro de benzoilcolina (BzChX), que, según afirmaron, pasiva «eficazmente» los defectos de vacantes de halógeno en la película, al tiempo que reduce la recombinación sin radiación.
«Al mismo tiempo, se forma una heteroestructura LD/3D en la superficie de las películas de perovskita CsPbI2Br modificadas por BzChI y BzChBr, que promueven la disposición de niveles de energía de gradiente entre las películas de perovskita y el electrodo de carbono», subrayaron.
El equipo construyó la célula con un sustrato de óxido de estaño (FTO), una capa de transporte de electrones de óxido de titanio (TiO2), un absorbente de un material de perovskita conocido como CsPbI3 y un electrodo de carbono.
Probada en condiciones de iluminación estándar, la célula propuesta alcanzó una eficiencia de conversión energética del 14,15%, una tensión en circuito abierto de 1,21 V y un factor de llenado del 79,03%. En comparación, una célula de referencia sin el tratamiento con haluro de benzoilcolina alcanzó una eficiencia del 12,29%, una tensión en circuito abierto de 1,20 V y un factor de llenado del 78,36%.
Los investigadores también descubrieron que las células tratadas con haluro de benzoilcolina, después de 120 s en estado estacionario, seguían conservando más del 92,9% de su eficiencia inicial.
Sus hallazgos están disponibles en el artículo «Low-dimensional/3D heterostructure boosts efficiency and stability of carbon-based CsPbI2Br perovskite solar cells» (La heteroestructura 3D/de baja dimensión aumenta la eficiencia y la estabilidad de las células solares de perovskita CsPbI2Br a base de carbono), publicado en Cell Reports Physical Science. «Este trabajo proporciona una forma factible de lograr la optimización simultánea del nivel de energía y la pasivación de defectos mediante la construcción de una heteroestructura LD/3D para células fotovoltaicas de alto rendimiento basadas en CsPbI2Br», afirman.
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