Construyen en Japón una célula solar de perovskita sin metilamonio con un 22,29% de eficiencia

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Investigadores del Instituto Nacional de Ciencias de los Materiales (NIMS) de Japón han fabricado una célula solar basada en un material de perovskita que no contiene moléculas de metilamonio (MA). Estas moléculas tienen una inestabilidad térmica intrínseca y contribuyen a aumentar la inestabilidad térmica típica de los dispositivos fotovoltaicos de perovskita.

Los científicos utilizaron pentafluorofenilhidrazina (5F-PHZ) en lugar de MA para la pasivación interfacial de la capa de perovskita 3D HaP y construyeron una célula con una estructura de dispositivo p-i-n y un área de 1 cm2.

El dispositivo se basa en un sustrato de óxido de indio y estaño (ITO), una capa de transporte de huecos a base de óxido de níquel (II) (NiOx), la capa de perovskita, una capa hecha de ácido [2-(3,6-Dimetoxi-9H-carbazol-9-il)etil]fosfónico, que también se conoce como MeO-2PACz, una capa de transporte de electrones hecha de buckminsterfullereno (C60) y un contacto metálico de plata (Ag).

Probado en condiciones de iluminación estándar, el dispositivo alcanzó una eficiencia de conversión de energía del 22,29%, una tensión de circuito abierto de 1,178 V, una corriente de cortocircuito de 24,51 mAcm-2 y un factor de llenado del 77,2%. Una célula de referencia sin el tratamiento 5F-PHZ alcanzó una eficiencia del 18,10%, una tensión de circuito abierto de 1,096 V, una corriente de cortocircuito de 22,88 mAcm-2 y un factor de llenado del 72,2%.

«Esta mejora de la eficiencia se obtiene con un pequeño déficit de tensión en circuito abierto de 0,338 V», dijeron los científicos. «Teniendo en cuenta la escasa diferencia entre los bandgaps de las películas HaP de control y las tratadas con 5F-PHZ, la mejora del voltaje en circuito abierto se atribuye a la reducción de la recombinación no radiativa».

La célula solar también fue capaz de retener alrededor del 92,52% de su eficiencia inicial después de 500 h. El mismo dispositivo sin el tratamiento 5F-PHZ fue capaz de retener sólo el 73,5%. «Estos resultados indican que el dispositivo con tratamiento 5F-PHZ mejora significativamente la estabilidad térmica que se ve beneficiada por la modulación de la unión halógena interfacial», afirmaron los académicos.

Presentaron la tecnología de la célula en «Interfacial Embedding for High-Efficiency and Stable Methylammonium-Free Solar Cells with Fluoroarene Hydrazine» (Incrustación interfacial para células solares de perovskita de alta eficiencia y estables sin metilamonio con hidracina de fluoroareno), que se publicó recientemente en Advanced Energy Materials.

«Nos gustaría desarrollar nuestras técnicas con empresas japonesas como Sekisui, Toshiba, Aisin, Kaneka y EneCoat Technologies», dijo el investigador Dhruba B. Khadka a pv magazine.

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