La microestructura de ‘tres capas’ le da a las células solares de perovskita un potente elevador de eficiencia
Diagrama esquemático del método de síntesis de la interfaz de perovskita estructurada laminada y su estructura revelada por microscopía electrónica de transmisión. Crédito: HKUST
Un equipo de investigación colaborativa de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) y la Universidad Politécnica de Hong Kong (Polyu) ha desarrollado una innovadora microestructura de la interfaz laminada que mejora la eficiencia de la estabilidad y la conversión fotoeléctrica de las células solares de perovskitas invertidas. La investigación se publica en la revista Nature Synthesis.
Las células solares de perovskita tienen un potencial considerable para reemplazar las células solares de silicio tradicionales en diversas aplicaciones, incluida la electricidad de la red, fuentes de energía portátiles y fotovoltaicos espaciales. Esto se debe a sus ventajas únicas, como alta eficiencia, bajo costo y atractivo estético.
Las estructuras básicas de las células solares de perovskita se clasifican en dos tipos: estándar e invertido. La estructura invertida demuestra mejores prospectos de aplicaciones porque los materiales electrónicos utilizados en cada capa son más estables en comparación con los de la configuración estándar.
Sin embargo, los desafíos relacionados con la ciencia de la interfaz todavía existen en dispositivos invertidos, particularmente en relación con la acumulación de defectos en la interfaz entre la capa de transporte de electrones basada en Fullerene y la superficie de perovskita. Esta acumulación de defectos afecta significativamente el rendimiento y la estabilidad del dispositivo.
El Prof. Zhou Yuanyuan, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Química y Biológica (CBE) y Director Asociado del Instituto de Energía de HKUST, lidera un equipo centrado en la investigación fundamental en dispositivos optoelectrónicos de perovskita desde una perspectiva estructural única. Colaboraron estrechamente con el equipo del profesor Cai Songhua del Departamento de Física Aplicada en Polyu.
Su investigación reveló que al crear uniformemente una capa de pero de perovskita derivada de la capa de pasivación molecular-fullereno-2D de perovskita “, una estructura laminada de” tres capas “en la superficie de la película de perovskita, podrían reducir efectivamente la densidad de los defectos de la interfaz y mejorar la alineación del nivel de energía. Este avance aumenta sustancialmente la eficiencia de conversión fotoeléctrica de la célula solar de perovskita y mejora la durabilidad de la interfaz en condiciones de absorción húmeda y de luz.
El autor principal correspondiente, el profesor Zhou Yuanyuan (derecha) y el co-primero autor, el Dr. Guo Pengfei (izquierda), muestran un prototipo de células solares de perovskita hecha para una demostración de prueba de concepto de la nueva interfaz estructurada con laminado. Crédito: el profesor de HKUST, Zhou Yuanyuan (izquierda) está guiando al Dr. Guo Pengfei (derecha) al analizar los resultados de la prueba de estabilidad de las células solares de perovskita basadas en interfaces estructuradas laminadas. Crédito: HKUST
El Dr. Guo Pengfei, co-primero autor de este trabajo y becario postdoctoral en el departamento de CBE de HKUST, dijo: “Introdujimos el concepto de materiales compuestos en el diseño de la interfaz de dispositivos optoelectrónicos, permitiendo los efectos sinérgicos de cada capa en esta nueva interfaz para lograr resultados que sean inactivados con la ingeniería de interfaz tradicional”.
El profesor Zhou, el autor principal correspondiente del estudio, agregó: “Perovskite es un material de red blanda. Podemos crear características microestructurales en este tipo de material que son difíciles de lograr con los materiales convencionales. Nuestro objetivo es comprender la formación y los mecanismos de estas microestructuras a la nanoescala, o incluso a escala atómica, para impulsar la innovación del dispositivo basado en esta comprensión fundamental”. “.”. “.”. “.”. “.”. “.”. “.”.
Más información: Zhimin Li et al, Síntesis de una heterointerfaz de perovskita estructurada con látigo con red resuelta heterointerface, síntesis de la naturaleza (2025). Doi: 10.1038/s44160-025-00787-7
Proporcionado por la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong
Cita: Inspirada en el laminado: la microestructura de ‘tres capas’ proporciona a las células solares de perovskita un potente elevador de eficiencia (2025, 2 de mayo) recuperado el 2 de mayo de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-05-laminate-ply-microestructura-perovskite-solar.html
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