Um grupo de cientistas norte-americanos e canadenses usou moléculas de base de Lewis para melhorar a passivação da superfície em uma célula solar de perovskita.A equipe produziu um dispositivo com alta tensão de circuito aberto e níveis notáveis de estabilidade.
Uma equipe de pesquisa norte-americana e canadense fabricou uma perovskita invertidacélula solarusando moléculas de base de Lewis para passivação de superfície.As bases de Lewis são geralmente usadas em pesquisas solares de perovskita para passivar defeitos superficiais na camada de perovskita.Isto tem efeitos positivos no alinhamento do nível de energia, na cinética de recombinação interfacial, no comportamento da histerese e na estabilidade operacional.
“Espera-se que a basicidade de Lewis, que é inversamente proporcional à eletronegatividade, determine a energia de ligação e a estabilização das interfaces e limites dos grãos”, disseram os cientistas, observando que as moléculas provaram ser altamente eficientes na criação de ligações fortes entre as camadas celulares em o nível da interface.“Uma molécula de base de Lewis com dois átomos doadores de elétrons pode potencialmente ligar e unir interfaces e limites de terra, oferecendo o potencial para aumentar a adesão e fortalecer a resistência mecânica das células solares de perovskita.”
Os cientistas usaram uma molécula de base de difosfina Lewis conhecida como 1,3-bis (difenilfosfino) propano (DPPP) para passivar uma das perovskitas haleto mais promissoras - o iodeto de chumbo formamidínio conhecido como FAPbI3 - para uso na camada absorvedora de uma célula.
Eles depositaram a camada de perovskita em uma camada de transporte de furos dopada com DPPP (HTL) feita de óxido de níquel (II) (NiOx).Eles observaram que algumas moléculas de DPPP redissolveram e segregaram tanto na interface perovskita/NiOx quanto nas regiões da superfície da perovskita, e que a cristalinidade do filme de perovskita melhorou.Eles disseram que esta etapa melhorou amecânicotenacidade da interface perovskita/NiOx.
Os pesquisadores construíram a célula com um substrato feito de vidro e óxido de estanho (FTO), o HTL à base de NiOx, uma camada decarbazol substituído por metila(Me-4PACz) como camada de transporte de buracos, a camada de perovskita, uma fina camada de iodeto de fenetilamônio (PEAI), uma camada de transporte de elétrons feita de buckminsterfulereno (C60), uma camada tampão de óxido de estanho (IV) (SnO2) e um contato metálico feito de prata (Ag).
A equipe comparou o desempenho da célula solar dopada com DPPP com um dispositivo de referência que não passou pelo tratamento.A célula dopada alcançou uma eficiência de conversão de energia de 24,5%, uma tensão de circuito aberto de 1,16 V e um fator de preenchimento de 82%.O dispositivo não dopado atingiu eficiência de 22,6%, tensão de circuito aberto de 1,11 V e fator de preenchimento de 79%.
“A melhoria no fator de preenchimento e na tensão de circuito aberto confirmou a redução na densidade de defeitos na interface frontal NiOx/perovskita após o tratamento com DPPP”, disseram os cientistas.
Os pesquisadores também construíram uma célula dopada com área ativa de 1,05 cm2 que alcançou uma conversão de energiaeficiência de até 23,9%e não apresentou degradação após 1.500 h.
“Com o DPPP, sob condições ambientais – ou seja, sem aquecimento adicional – a eficiência geral de conversão de energia da célula permaneceu alta por aproximadamente 3.500 horas”, disse o pesquisador Chongwen Li.“As células solares de perovskita publicadas anteriormente na literatura tendem a apresentar uma queda significativa em sua eficiência após 1.500 a 2.000 horas, então esta é uma grande melhoria.”
O grupo, que recentemente solicitou a patente da técnica DPPP, apresentou a tecnologia celular em “Design racional de moléculas de base de Lewis paracélulas solares de perovskita invertida estáveis e eficientes”, que foi publicado recentemente na Science.A equipe inclui acadêmicos da Universidade de Toronto, no Canadá, bem como cientistas da Universidade de Toledo, da Universidade de Washington e da Universidade Northwestern, nos Estados Unidos.
Horário da postagem: 27 de fevereiro de 2023