Los orbitales HOMO/LUMO calculados y los mapas de potencial electrostático (ESP) de (a) 36ICZC4PA y (b) 36MeOCZC4PA. Crédito: Materiales de energía avanzada (2025). Doi: 10.1002/aenm.202404092
Se ha desarrollado un nuevo material de película delgada capaz de mejorar simultáneamente la eficiencia y la durabilidad de las células solares en tándem.
Dirigido por el profesor Bongsoo Kim del Departamento de Química de UNIST, en colaboración con los profesores Jin Young Kim y Dong Suk Kim de la Escuela de Graduados de Neutralidad de Carbono en UNIST, el equipo desarrolló una capa selectiva de agujeros multifuncional (MHSL) diseñada para mejorar significativamente el rendimiento de las celdas solares de perovskitas/solares tándem órgano (POTSCS). Su estudio se publica en Advanced Energy Materials.
Las células solares en tándem son dispositivos fotovoltaicos avanzados que apilan dos tipos diferentes de células para absorber un espectro más amplio de la luz solar, aumentando así la eficiencia general de conversión de energía. Entre estos, las combinaciones de perovskita y materiales orgánicos son particularmente prometedoras para producir paneles solares delgados y flexibles adecuados para dispositivos portátiles y fotovoltaicos integrados en edificios, posicionándolos como fuentes de energía de próxima generación.
El equipo de investigación desarrolló con éxito una capa de transporte de agujeros (HTL) combinando dos moléculas autoensambladas, logrando un voltaje registrado de circuito abierto (VOC) de 2.216 V y una eficiencia de conversión de potencia (PCE) de 24.73%. El VOC, que refleja el voltaje máximo que puede producir la celda sin el flujo de corriente, es un indicador crítico del rendimiento del dispositivo.
Este nivel de eficiencia se encuentra entre los más altos para las células solares en tándem de perovskita-orgánica a nivel mundial. Además, el dispositivo mantuvo más del 80% de su eficiencia inicial después de la exposición prolongada a altas temperaturas de 65 ° C e iluminación continua, lo que demuestra una excelente estabilidad a largo plazo.
El HTL recientemente desarrollado está cuidadosamente diseñado para alinear sus niveles de energía con la capa activa de perovskita, extrayendo selectivamente los agujeros mientras bloquea los electrones, reduciendo así las pérdidas de recombinación de carga. La extracción de carga eficiente es esencial porque, después de la absorción de la luz, los electrones y los agujeros deben alcanzar sus respectivos electrodos para generar corriente; Los niveles de energía desalineados causan pérdida de carga y eficiencia reducida.
Además, este HTL reduce los defectos de la interfaz que obstaculizan el transporte de carga y estabiliza la estructura cristalina, gracias a los fuertes enlaces químicos formados entre los sustituyentes de las moléculas autoensambladas: 36iczc4pa y 36meoczc4pa y los iones metálicos dentro de la capa de perovskita. La propiedad de autoensamblaje de estas moléculas garantiza un recubrimiento uniforme y ultrafino sobre grandes áreas, simplificando los procesos de fabricación y facilitando la producción escalable para la comercialización.
El profesor Kim comentó: “Al desarrollar una capa de transporte de agujeros autoensamblados que mejora la extracción de carga, la estabilidad de la interfaz y la durabilidad estructural, hemos dado un salto significativo hacia adelante para mejorar el rendimiento de las células solares en tándem. Este desarrollo nos acerca más a la realización de los paneles solares de la próxima generación de alta eficiencia para las aplicaciones prácticas”.
Más información: Jung Geon Son et al, excediendo el voltaje de circuito abierto de 2.2 V en las células solares en tándem de perovskita/orgánico a través de una capa selectiva de agujeros multi -funcional, materiales energéticos avanzados (2025). Doi: 10.1002/aenm.202404092
Proporcionado por el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan
Cita: El nuevo material de cilmina delgada logra tanto de alta eficiencia como de durabilidad en las células solares en tándem (2025, 19 de mayo) Recuperado el 19 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-thin-material-high-eficiabilidad durabilidad.html
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