Un grupo de investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Huazhong (China) ha fabricado una célula solar en tándem totalmente de perovskita con una célula superior de perovskita de estaño-plomo (Pb-Sn) de amplio intervalo de banda tratada con una novedosa estrategia de reconstrucción superficial destinada a reducir los defectos del Sn.
La estrategia propuesta es capaz de crear películas mixtas de perovskita Sn-Pb de alta calidad que pueden ayudar a reducir las pérdidas de energía no radiativa en la interfaz perovskita-capa de transporte de electrones. Consiste en utilizar 1,4-butanodiamina (BDA) y diyoduro de etilendiamonio (EDAI2) como modificadores de superficie, lo que supuestamente produce una relación estequiométrica cercana a la ideal y un potencial de superficie uniforme, así como niveles Femi bien alineados.
El grupo construyó una célula de 0,0871 cm2 con el absorbente de perovskita Sn-Pb tratado, una capa de transporte de electrones (ETL) basada en buckminsterfullereno (C60), una capa de transporte de huecos (HTL) basada en PEDOT-PSS y un contacto metálico de oro (Au).
El dispositivo BDA-EDAI2 modificado con mejores resultados alcanzó una eficiencia de conversión de potencia del 28,80%, una tensión de circuito abierto de 2,13 V (2,13 V), una densidad de corriente de cortocircuito de 16,06 mA cm-2 y un factor de llenado del 84,19%. «También verificamos la eficacia de la reconstrucción de la superficie en dispositivos a nivel de módulo y obtuvimos un PCE campeón del 23,39% con un área de apertura de 11,3 cm2», declararon los académicos.
Además, comprobaron que las células en tándem encapsuladas conservaban el 79,7% de su eficiencia inicial tras un funcionamiento continuo con seguimiento del punto de máxima potencia (MPPT) en aire ambiente durante 550 h.
Una organización externa no especificada también certificó que los dispositivos de mejor rendimiento alcanzaron una eficiencia del 28,49%, que el grupo de investigación describió como una de las eficiencias más altas jamás registradas para células solares totalmente de perovskita.
«Resulta impresionante que nuestras PSC mixtas de Sn-Pb con modificación de BDA-EDAI2 mostraran PCE del 22,65% y el 23,32% para bandgap de 1,32 y 1,25 eV, respectivamente, y con un voltaje de circuito abierto y un factor de llenado muy superiores», concluyeron los académicos.
El nuevo concepto de célula se presentó en el estudio «Surface chemical polishing and passivation minimize non-radiative recombination for all-perovskite tandem solar cells» (El pulido químico y la pasivación de la superficie minimizan la recombinación no radiactiva para las células solares en tándem totalmente de perovskita), publicado en nature communications.
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