El ancla molecular interfacial mejora el rendimiento de las células solares de perovskita con todo el amenazas. Crédito: DICP
Las células solares de perovskita (PSC) ofrecen alta eficiencia y bajos costos de fabricación, lo que las convierte en fuertes candidatos para la tecnología fotovoltaica de próxima generación. Las técnicas de impresión se han convertido en la vía industrial preferida entre los métodos de fabricación disponibles debido a su compatibilidad con la producción continua a gran escala.
Sin embargo, las nanopartículas de SNO2, utilizadas de manera común como la capa de transporte de electrones, tienen que agregarse durante el proceso de impresión, lo que lleva a la formación de películas no uniformes. Esta agregación introduce defectos de cristalización en la capa de perovskita y crea barreras de transporte de carga interfacial, lo que plantea un desafío para mejorar la eficiencia.
En un estudio publicado en Joule, un equipo dirigido por el Prof. Yang Dong y el Prof. Liu Shengzhong del Instituto Daliano de Física Química (DICP) de la Academia de Ciencias de China han abordado este desafío a través de la optimización de interacción de interfaz.
Los investigadores introdujeron cloruro de tetrametilamonio (TMACL) en la solución coloidal precursora de SNO2. TMACL, aprovechando las interacciones electrostáticas, “ancló” efectivamente las nanopartículas de SNO2, suprimiendo su aglomeración y mejorando la estabilidad coloidal general. La rugosidad de la superficie de la película recubierta se redujo en un 32%, y se minimizaron los defectos de agujero de agujero.
Además, los átomos de nitrógeno en TMACL formaron enlaces químicos con iones de plomo en la capa de perovskita, que actúan como un “pegamento molecular” que unió firmemente la capa de transporte de electrones al absorbedor de perovskita. Esta fuerte conexión interfacial redujo la densidad de defectos de la interfaz en un 40% y mejoró sustancialmente la eficiencia de extracción de carga.
A través de esta estrategia de “pegamento molecular”, los investigadores unieron la brecha de rendimiento entre los dispositivos a escala de laboratorio y de gran área. Fabricaron un módulo de perovskita con un área de apertura de 57.20 cm2 por completo a través de un proceso basado en recubrimiento, logrando una eficiencia de conversión de energía del 22.76%, con una eficiencia certificada del 21.60%. El dispositivo no encapsulado retuvo el 93.25% de su eficiencia inicial después de 1,500 horas de operación en condiciones ambientales, que era superior a los dispositivos producidos por métodos convencionales.
Además, la estrategia demostró ser efectiva en células solares de perovskita flexibles. Un módulo flexible en la misma área logró una eficiencia superior al 20% y mantuvo el 95.3% de su rendimiento inicial después de 500 ciclos de flexión, destacando su potencial para aplicaciones en productos electrónicos portátiles, fotovoltaicos integrados en vehículos y otros escenarios emergentes.
La estrategia puede integrarse perfectamente con los procesos de recubrimiento e impresión escalables. A diferencia de la recubrimiento de giro tradicional, la impresión permite la fabricación continua de películas a escala de medidores con tasas de utilización de materiales superiores al 90% y el consumo de energía se reduce en un 50%. Además, TMACL cuesta solo una décima parte de los materiales de modificación de la interfaz convencionales, ya que es un reactivo industrial ampliamente disponible, y elimina la necesidad de pasos de procesamiento adicionales.
“Nuestro estudio reduce las barreras para la fabricación a gran escala y allana el camino para el despliegue comercial de tecnologías solares de perovskite de alto rendimiento”, dijo el profesor Liu.
Más información: Xuejie Zhu et al, Anchor molecular interfacial para módulos solares de perovskita de color ambiente, Joule (2025). Doi: 10.1016/j.joule.2025.101919
Información en la revista: Joule proporcionado por la Academia de Ciencias de China
Cita: el ancla molecular interfacial mejora el rendimiento de las células solares de perovskita de todo cuchilla (2025, 21 de mayo) Recuperado el 21 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-interfacial-molecular-anchor- Bladed.html
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