Novo aditivo é capaz de melhorar a eficiência e a estabilidade das células solares perovskita

As células solares de perovskita (PVSC) são uma alternativa promissora às células solares tradicionais à base de silício devido à sua alta eficiência de conversão de energia e baixo custo. No entanto, alcançar a estabilidade a longo prazo tem sido um dos principais desafios no seu desenvolvimento.

Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade da Cidade de Hong Kong (CityU) desenvolveu um aditivo multifuncional e não volátil inovador que pode melhorar a eficiência e a estabilidade das células solares de perovskita modulando o crescimento do filme de perovskita. Essa estratégia simples e eficaz tem grande potencial para facilitar a comercialização de PLSCs.

Embora os PVSCs tenham atraído muita atenção nos últimos anos, sua eficiência e estabilidade continuam a ser afetadas pela severa perda de energia associada a defeitos embutidos nas interfaces da perovskita e contornos de grão. Portanto, a qualidade intrínseca do filme de perovskita de haleto metálico é muito importante para aumentar a eficiência de conversão de energia e a estabilidade a longo prazo dos PVSCs.

Muitas pesquisas anteriores se concentraram em melhorar a morfologia e a qualidade dos filmes com aditivos voláteis. No entanto, esses aditivos tendem a vazar do filme após o recozimento, criando um vazio na interface entre a perovskita e o substrato.

Os pesquisadores da CityU descobriram que a adição de uma molécula multifuncional (cloridrato de ácido 4-guanidino benzóico, (GBAC)) ao precursor da perovskita forma uma fase intermediária com ponte de hidrogênio e modula a cinética de crescimento do filme de perovskita. O aditivo permite a formação de grandes grãos de cristal de perovskita e crescimento de grão consistente do fundo para a superfície do filme.

Este módulo também pode servir como um aglutinante de passivação de defeitos eficaz, um método de redução da densidade de defeitos de filme de perovskita, em filme de perovskita recozido devido à sua não volatilidade, resultando em uma redução significativa na perda de densidade por recombinação não radiativa e em uma melhoria na qualidade do filme.

A morfologia aprimorada do filme se traduz em uma redução significativa na densidade do defeito, aumentando a eficiência de conversão de energia das células solares de perovskita invertida (pin) em até 24,8% (24,5% certificado) com uma baixa perda de energia de 0,36 eV.

Além disso, os dispositivos sem embalagem exibem estabilidade térmica aprimorada além de 1.000 horas sob aquecimento contínuo a 65 ± 5°C em um porta-luvas cheio de nitrogênio, mantendo 98% da eficiência original.

Este método eficaz também pode ser aplicado a perovskitas de banda larga e dispositivos de grande área para reduzir as perdas de tensão e aumentar a eficiência.

No futuro, os pesquisadores planejam expandir ainda mais a molécula e otimizar a estrutura do dispositivo por meio da engenharia composicional e interfacial. Eles também se concentrarão na fabricação de dispositivos de grande área.

Créditos e mais informações em: www.cityu.edu.hk