Un grupo de investigación dirigido por el Dr. Liyuan Han, Director de la Unidad de Materiales Fotovoltaicos, Instituto Nacional de Ciencia de Materiales NIMS, mejoró la eficiencia de conversión de energía PCE de las células solares de perovskita a más del 16% mientras empleaba células que eran mayoresde 1 cm 2 . Las células de alta eficiencia también pasaron la prueba de durabilidad exposición a AM 1.5G 100 mW / cm 2 luz solar durante 1,000 horas, que se considera un criterio básico para el uso práctico.Estos logros se lograron reemplazando los materiales orgánicos convencionales con materiales inorgánicos como las capas de extracción de electrones y huecos de las células solares.
Existen grandes expectativas para las células solares de perovskita, ya que pueden producirse a un costo menor que las células solares de silicio. Sin embargo, las células solares de perovskita de alta eficiencia a menudo se han alcanzado con poca estabilidad y un área pequeña típicamente menor a 0.1 cm 2 . Como tal tamaño de dispositivo pequeño es propenso a inducir errores de medición, un área de celda mínima obligatoria de> 1 cm 2 se requiere para certificado PCE se registrarán en las "Tablas de eficiencia de células solares" estándar que permiten la comparación de tecnologías competidoras. Por lo tanto, para realizar el uso práctico de las células solares de perovskita, es urgente realizar estudios utilizando células más grandes y lograr PCE más confiables.
Para resolver estos problemas, el grupo de investigación primero reemplazó los materiales orgánicos convencionales con materiales inorgánicos robustos para su uso en capas de extracción de electrones y agujeros. Debido a que estas capas fabricadas con materiales de óxido de metal inorgánico tienen una alta resistencia eléctrica, fue necesario reducir el espesorde las capas a varios nanómetros nm. Sin embargo, a medida que aumenta el área de estas capas delgadas, también aumenta la aparición de defectos llamados poros, lo que conduce a PCE disminuidos. Para hacer frente a este problema, el grupo de investigación aumentó la conductividad eléctrica de estoscapas de más de 10 veces a través de dopaje en capas de extracción de electrones y agujeros. De esta manera, el grupo fabricó con éxito capas que tienen menos agujeros en áreas amplias y son aplicables en espesores de hasta 10 a 20 nm. Utilizando estas capas,se alcanzó repetidamente un PCE del 16% al emplear células que eran mayores de 1 cm 2 . Además, el uso de materiales inorgánicos tanto en capas de extracción de electrones como de agujeros contribuyó al control de la reducción de PCE dentro del 10%, incluso después de sufrir 1,000 horas de exposición continua a la luz solar a una intensidad de 1 sol, lo que demuestra una fiabilidad excepcional.
Con base en estos resultados, el grupo tiene como objetivo desarrollar un material absorbente de luz más eficiente capaz de utilizar una mayor cantidad de luz solar y controlar con precisión las interfaces en los dispositivos, para lograr PCE y estabilidad más altos.
Este estudio se realizó bajo el tema de investigación "Física de dispositivos de células solares sensibilizadas por colorantes" en el área de investigación "Investigación creativa para la generación de energía limpia utilizando energía solar supervisor de investigación: Masafumi Yamaguchi, profesor principal, Instituto Tecnológico Toyota" comoparte de los Programas Estratégicos de Investigación Básica específicamente el programa CREST patrocinado por la Agencia de Ciencia y Tecnología de Japón JST. El estudio fue publicado en la versión en línea de Science el 29 de octubre de 2015.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Ciencia de Materiales NIMS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :