Un grupo de investigadores dirigido por la Academia China de Ciencias (CAS) ha construido una célula solar de perovskita basada en una capa binaria mixta de transporte de huecos (HTL) que, según se informa, ofrece mejores prestaciones que las HTL que dependen de los dopantes higroscópicos comúnmente utilizados.
“Estos dopantes perjudican la estabilidad del dispositivo debido a su naturaleza higroscópica y a la migración de iones inducida por los dopantes, lo que favorece la degradación de las perovskitas”, explican los científicos.
Fabricaron la HTL con el polímero Regioregular poli(3-hexiltiofeno) (P3HT) y Spiro-OMeTAD en una configuración binaria mixta, que, según afirman, ofrece mejor protección al absorbente de perovskita utilizado en la célula gracias a la hidrofobicidad del P3HT. “El P3HT no sólo presenta un mayor grado de orden molecular, sino que también muestra una orientación preferente ‘cara a cara’, es decir, las moléculas de P3HT están paralelas al sustrato, lo que tiene efectos positivos significativos sobre las propiedades optoelectrónicas y la movilidad de los portadores de carga”, explicaron.
El equipo chino construyó la célula solar con un sustrato de óxido de indio y estaño (ITO), una capa de transporte de electrones (ETL) de óxido de estaño (SnO2), una capa de perovskita, la HTL propuesta, una capa amortiguadora de óxido de molibdeno (MoOx) y un contacto metálico de oro (Au).
Los académicos probaron el rendimiento de varias células solares desarrolladas con este diseño y con un área activa de 0,08 cm2 mediante un simulador solar equipado con una lámpara de xenón de 450 W y un medidor de fuente Keithley 2400 en condiciones de iluminación estándar.
El dispositivo campeón alcanzó una eficiencia de conversión de potencia del 24,30% y una eficiencia certificada del 24,22%. También alcanzó una tensión de circuito abierto de 1,18 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 24,94 mA cm2 y un factor de llenado del 82,51%. La célula también fue capaz de conservar el 90% de su eficiencia inicial tras 1.200 horas de almacenamiento en un ambiente oscuro.
“Se ha demostrado una modificación satisfactoria de la HTL convencional Spiro-OMeTAD mediante la incorporación de P3HT polimérico hidrófobo a la película Spiro-OMeTAD para mejorar la eficiencia y la estabilidad de las células solares de perovskita”, concluye el grupo. “Creemos que esta estrategia allanará el camino en el desarrollo de células solares de perovskita de bajo coste, eficientes y estables”.
Los científicos presentaron sus hallazgos en el estudio “Binary Hole Transport Layer Enables Stable Perovskite Solar Cells with PCE Exceeding 24%” (La capa binaria de transporte de huecos permite células solares de perovskita estables con un PCE superior al 24%), publicado recientemente en DeCarbon.
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