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La monocapa de autoensamblaje aumenta el rendimiento de las células solares de perovskita de estaño

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Una monocapa de fenotiazina autónoma permite la formación de películas de perovskita con buena calidad optoelectrónica y minimiza las pérdidas de recombinación. Crédito: doi: 10.1002/aenm.202500841

Los semiconductores de perovskita son un material nuevo y emocionante para su uso en células solares. Son extremadamente delgados y flexibles, fáciles y económicos de fabricar y altamente eficientes. Sin embargo, se deben superar dos obstáculos antes de que las células solares de perovskita se puedan comercializar a gran escala: en primer lugar, aún no son estables durante décadas y, en segundo lugar, los materiales de perovskita más potentes contienen plomo.

Una alternativa interesante y no tóxica que se está investigando en HZB son las células solares de perovskita de estaño, que son potencialmente más estables que sus contrapartes que contienen plomo.

Gracias a sus propiedades electroópticas especiales, son particularmente adecuadas para las células solares en tándem y triples. Sin embargo, las células solares de perovskita de estaño aún están de alguna manera de lograr las altas eficiencias de las perovskitas basadas en el plomo.

Sams en perovskitas de estaño

En las células solares de perovskita de estaño actuales, la capa de contacto más baja se produce usando PEDOT: PSS. Este no es solo un proceso engorrosa, sino que también resulta en pérdidas. Sin embargo, en las perovskitas principales, la capa PEDOT: PSS se puede reemplazar con una solución más elegante: monocapas autoorganizadas (SAM), que incluso ha llevado a nuevas eficiencias de registro.

Hasta ahora, los experimentos con SAM basados en el compuesto MEO-2PACZ en perovskitas de estaño han arrojado resultados más pobres que con PEDOT: PSS. Sin embargo, el investigador principal, el Dr. Artem Musiienko, estaba convencido de que SAMS también puede ofrecer ventajas en las perovskitas de estaño.

Con sus socios, analizaron problemas potenciales con el uso de MEO-2PACZ como una capa de contacto para perovskita de estaño. Los cálculos de la teoría funcional de densidad revelaron que la interfaz resultante no se alineaba bien con la red adyacente de perovskita, lo que resultó en pérdidas sustanciales.

El estudio es publicado En la revista Materiales de energía avanzada.

Fenotiazina: un mejor ajuste

Por lo tanto, el equipo buscó moléculas alternativas de monocapa autoensamblada (SAM) que permitirían un mejor ajuste.

Descubrieron la fenotiazina, un grupo funcional que contiene azufre abreviado como TH-2EPT. El Dr. Tadas Malinauskas y Mantas Marlearkas de la Universidad Tecnológica de Kaunas en Lituania sintetizaron el nuevo complejo.

En comparación con PEDOT, TH-2EPT permite la formación de películas de perovskita con cristalinidad comparable, aunque con granos más pequeños. Células solares de perovskita de estaño con un SAM hecho de células de control superiores a TH-2EP hechas con PEDOT o MEO-2PACZ. TH-2EPP da como resultado una interfaz excepcionalmente buena que minimiza las pérdidas de recombinación.

“Hemos demostrado que el rendimiento de los fotovoltaicos de perovskita de estaño puede mejorarse significativamente a través del diseño molecular objetivo y racional”, dice Artem Musiienko.

Las nuevas células solares de perovskita de estaño con TH-2EPP logran una eficiencia del 8,2%. Estos resultados sientan las bases para obtener más mejoras en las interfaces de perovskita de estaño, allanando el camino para el desarrollo de células solares en tándem de perovskita de estaño puro.

“Probamos que el mayor rendimiento proviene de la excelente calidad optoelectrónica de perovskita cultivada en la novela Sam”, dice Valerio Stacchini, uno de los primeros autores del artículo.

Más información: Valerio Stacchini et al, monocapa autoensamblada basada en fenotiazina con grupos de cabeza de tiofeno minimiza las pérdidas de interfaz enterradas en células solares de perovskita de estaño, materiales energéticos avanzados (2025). Doi: 10.1002/aenm.202500841

Proporcionado por la Asociación Helmholtz de Centros de Investigación Alemania

Cita: el rendimiento de las células solares de la perovskita de la autosempletería de la autosensamblaje (2025, 6 de agosto) Recuperado el 6 de agosto de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-08-monolayer-boosts-tin-perovskite-solar.html

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