Células solares fotovoltaicas de perovskita internas com eficiência de 32%

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Da pv magazine Global

Cientistas da Mahidol University, na Tailândia, desenvolveram células solares de perovskita de cátion triplo para aplicações com pouca luz usando um processo de fabricação baseado em deposição de antissolvente e recozimento térmico a vácuo (VTA).

“O VTA leva a uma morfologia compacta, densa e dura, ao mesmo tempo em que suprime os estados de armadilha nas superfícies e nos limites dos grãos, que são os principais culpados pelas perdas de excítons”, afirmaram, enfatizando a importância da segunda etapa para produzir uma camada de perovskita de alta qualidade. “Como a intensidade da luz interna é pelo menos 300 vezes menor que a da luz solar, a formação de perovskita densa e homogênea atraída pelo VTA é valiosa.”

Os pesquisadores implementaram o processo por meio de um frasco de vácuo conectado a uma bomba de vácuo com pressão controlável e localizada em cima de uma placa de aquecimento para regular a temperatura. Eles usaram um material de perovskita conhecido como FA0.45MA0.49Cs0.06Pb(I0.62Br0.32Cl0.06)3 tratado com brometo e cloreto. Após o tratamento, seu bandgap de energia foi de 1,80 eV.

Eles construíram a célula com um substrato feito de óxido de estanho dopado com flúor (FTO), uma camada de transporte de elétrons (ETL) baseada em óxido de estanho (IV) (SnO2), o absorvedor de perovskita, uma camada de transporte de furos (HTL) feita de Spiro -OMeTAD, um eletrodo superior de carbono e outra camada FTO. O dispositivo tem uma área ativa de 0,04 cm2.

Testada sob luz interna a 1.000 lux, a célula apresentou uma eficiência de conversão de energia de 27,7%, uma tensão de circuito aberto de 0,93 V e uma corrente de curto-circuito de 0,16 mA/cm2, com eficiência máxima de até 32%. Um dispositivo de referência sem tratamento VTA obteve uma eficiência de 25,5%, uma tensão de circuito aberto de 0,91 V e uma corrente de curto-circuito de 0,16 mA/cm2, com eficiência máxima de 30,7%.

“O VTA reduz a rugosidade da superfície e armadilhas eletrônicas tanto no volume quanto na superfície”, disse o grupo, referindo-se ao desempenho superior da célula baseada em VTA. “O VTA abre portas para a formação robusta de perovskita e pode ser praticamente adaptado para várias composições de perovskita para aplicações optoeletrônicas desejáveis para a sociedade moderna”.

A célula solar é apresentada no estudo “Formação robusta de perovskita via VTA para células solares de perovskita internas”, publicado na Scientific Reports.

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