Un equipo internacional de investigadores universitarios informa hoy que resolvió un importante desafío de fabricación para las células de perovskita: los desafiantes potenciales intrigantes para las células solares basadas en silicio.
Estas estructuras cristalinas son muy prometedoras porque pueden absorber casi todas las longitudes de onda de la luz. Las células solares de perovskita ya se comercializan a pequeña escala, pero las recientes y vastas mejoras en su eficiencia de conversión de energía PCE están generando interés en usarlas como bajasalternativas de costo para paneles solares.
En el artículo de portada publicado en línea hoy para la edición del 28 de junio de 2018 de nanoescala , una publicación de la Royal Society of Chemistry, el equipo de investigación revela un nuevo medio escalable para aplicar un componente crítico a las células de perovskita para resolver algunos desafíos importantes de fabricación. Los investigadores pudieron aplicar la capa crítica de transporte de electrones ETL enCeldas fotovoltaicas de perovskita de una nueva forma: recubrimiento por pulverización, para imbuir al ETL de una conductividad superior y una interfaz fuerte con su vecino, la capa de perovskita.
La investigación está dirigida por André D. Taylor, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular de la Escuela de Ingeniería de Tandon de la NYU, con Yifan Zheng, primer autor del artículo e investigador de la Universidad de Pekín. Los coautores son delUniversidad de Ciencia y Tecnología Electrónica de China, Universidad de Yale y Universidad Johns Hopkins.
La mayoría de las células solares son "emparedados" de materiales en capas de tal manera que cuando la luz golpea la superficie de la célula, excita los electrones en material con carga negativa y establece una corriente eléctrica al mover los electrones hacia una red de agujeros con carga positiva."En las células solares de perovskita con una orientación plana simple llamada pin o pellizco cuando se invierte, la perovskita constituye la capa intrínseca que atrapa la luz la" i "en el pin entre el ETL cargado negativamente y una capa de transporte de agujero cargada positivamente HTL.
Cuando las capas cargadas positiva y negativamente se separan, la arquitectura se comporta como un juego subatómico de Pachinko en el que los fotones de una fuente de luz desprenden electrones inestables del ETL, haciendo que caigan hacia el lado positivo HTL del sándwich. La perovskitala capa agiliza este flujo. Mientras que la perovskita es una capa intrínseca ideal debido a su fuerte afinidad tanto por los agujeros como por los electrones y su rápido tiempo de reacción, la fabricación a escala comercial ha resultado ser un desafío en parte porque es difícil aplicar efectivamente una capa ETL uniforme sobre elsuperficie cristalina de la perovskita.
Los investigadores eligieron el éster metílico del ácido [6,6] -fenil-C 61 -butírico PCBM debido a su historial como material ETL y porque el PCBM aplicado en una capa rugosa ofrece la posibilidad de mejorar la conductividad, contacto de interfaz menos penetrable y captura de luz mejorada.
"Se ha realizado muy poca investigación sobre las opciones de ETL para el diseño de clavijas planas", dijo Taylor. "El desafío clave en las células planas es, ¿cómo se ensamblan realmente de una manera que no destruya las capas adyacentes?"
El método más común es el moldeo por rotación, que consiste en girar la célula y permitir que la fuerza centrípeta disperse el fluido ETL sobre el sustrato de perovskita. Pero esta técnica se limita a superficies pequeñas y da como resultado una capa inconsistente que reduce el rendimiento de la energía solarLa fundición por rotación también es inimicable para la producción comercial de grandes paneles solares mediante métodos tales como la fabricación de rollo a rollo, para lo cual la arquitectura de perovskita plana pin flexible es muy adecuada.
En cambio, los investigadores recurrieron al revestimiento por pulverización, que aplica el ETL de manera uniforme en un área grande y es adecuado para la fabricación de paneles solares grandes. Informaron una ganancia de eficiencia del 30 por ciento sobre otros ETL, desde un PCE del 13 por ciento hasta más del 17 por ciento- y menos defectos.
Taylor agregó: "Nuestro enfoque es conciso, altamente reproducible y escalable. Sugiere que el recubrimiento por pulverización del PCBM ETL podría tener un gran atractivo para mejorar la línea base de eficiencia de las células solares de perovskita y proporcionar una plataforma ideal para batir la perovskita solar que rompe récordscélulas en el futuro cercano "
La Fundación de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China NSFC, la Fundación para los Grupos de Investigación de Innovación de la NSFC, el Consejo de Becas de China y la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. Proporcionaron fondos para el estudio.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NYU Tandon School of Engineering . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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