Los científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL del Departamento de Energía de los Estados Unidos DOE desarrollaron una nueva tinta de perovskita con una ventana de procesamiento larga que permite la producción escalable de películas delgadas de perovskita para células solares de alta eficiencia.
Las células solares de perovskita, que han demostrado ser altamente eficientes para convertir la luz solar en electricidad, aún no se han movido más allá del laboratorio. La estructura cristalina de las perovskitas se debe cultivar cuidadosamente sobre un sustrato, que normalmente se realiza mediante recubrimiento giratorio a escala de laboratorio, una tecnología queno se puede adaptar a la fabricación a gran escala. Los mejores dispositivos fabricados utilizando métodos de deposición escalables, que son adecuados para la producción de módulos en el futuro, todavía están rezagados con respecto a los dispositivos con recubrimiento giratorio de última generación.
La forma en que los científicos de NREL superaron este obstáculo se explica en un nuevo artículo publicado en Energía natural , tinta Perovskita con amplia ventana de procesamiento para células solares escalables de alta eficiencia. Kai Zhu, científico sénior en el Centro de Química y Nanociencia de NREL, es el autor principal. Los coautores son Mengjin Yang, Zhen Li, Matthew Reese, Obadiah Reid, Dong Hoe Kim, Sebastian Siol, Talysa Klein, Joseph Berry y Michael van Hest de NREL, y Yanfa Yan de la Universidad de Toledo.
Para crear una película de perovskita, se deposita una capa de productos químicos sobre un sustrato y se calienta para cristalizar completamente el material. Los diversos pasos involucrados a menudo se superponen entre sí y complican el proceso. Una etapa extremadamente crítica requiere la adición de un antidisolvente queextrae los precursores químicos y, por lo tanto, crea cristales de buena calidad. La ventana para este paso se abre y se cierra en segundos, lo que es perjudicial para la fabricación debido a la precisión requerida para hacer esta ventana de tiempo.
Los investigadores de NREL pudieron mantener esa ventana abierta hasta 8 minutos.
La fórmula para la tinta precursora de perovskita incluía un precursor de yoduro de plomo y metilamonio que contenía cloro junto con la sintonización del solvente, junto con un antidisolvente, que podía depositarse sobre el sustrato mediante métodos de recubrimiento por rotación o de cuchilla. Ambos métodos fueron probados.y produjo una morfología de película y un rendimiento del dispositivo indistinguibles. El recubrimiento de cuchillas es más atractivo para los fabricantes porque puede ampliarse fácilmente.
Los investigadores probaron una tinta precursora que contenía exceso de yoduro de metilamonio MAI y una segunda que contenía cloruro de metilamonio agregado MACI. La MACI demostró ser más efectiva para reducir la duración del tratamiento térmico que requieren las perovskitas, reduciendo el tiempo a aproximadamente un minutoa 10 minutos para la solución MAI. El tiempo más corto también debería hacer que el proceso sea más atractivo para los fabricantes.
Utilizando absorbentes recubiertos con cuchillas, los científicos de NREL hicieron un módulo de perovskita de cuatro celdas que medía aproximadamente 12,6 centímetros cuadrados. De ellos, 11,1 centímetros cuadrados fueron activos en la conversión de la luz solar en energía y lo hicieron con una eficiencia estabilizada del 13,3 por ciento.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Energía Renovable . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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