Pesquisadores encontram novas maneiras de regular a camada de transporte de buracos para células solares de perovskita eficientes

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A estrutura da célula solar e os testes parciais de desempenho utilizados neste trabalho. Crédito:Jin Mengqi

De acordo com um estudo publicado na Nano Energy , um grupo de pesquisa liderado pelo Prof. Chen Chong dos Institutos de Ciências Físicas de Hefei da Academia Chinesa de Ciências aumentou a eficiência de conversão fotoelétrica (PCE) de células solares de perovskita (PSCs) para 24,5%.

Eles usaram o nanomaterial inorgânico sulfóxido de estanho (SnSO4) como dopante para oxidar e regular a camada de transporte de buracos orgânicos 2,2′,7,7′-tetrakis[N,N-di(4-metoxifenil)amino]-9 ,9-espirobifluoreno (espiro-OMeTAD).

Spiro-OMeTAD é o material da camada de transporte de furos (HTL) mais crítico. Para aumentar a capacidade de transporte de carga do espiro-OMeTAD, é necessária trifluorometanossulfonil imida de lítio (Li-TFSI) para mediar a reação entre o oxigênio e o espiro-OMeTAD.

No entanto, este método de dopagem tradicional tem baixa eficiência de dopagem, e o excesso de Li-TFSI permanecerá no filme espiro-OMeTAD, levando a uma diminuição na compactação e na condutividade a longo prazo do filme. A duração da reação de oxidação geralmente leva de 10 a 24 horas para atingir a condutividade e função de trabalho desejadas.

Neste estudo, os pesquisadores desenvolveram uma estratégia rápida e reprodutível para controlar a oxidação do nanomaterial. Eles usaram nanomaterial SnSO4 para pré-oxidar espiro-OMeTAD em espiro-OMeTAD^.+ TFSI^- radicais livres em soluções precursoras. Isto melhorou a condutividade, otimizou a posição do nível de energia do HTL e alcançou um PCE elevado de 24,5%.

Eles descobriram que o HTL espiro-OMeTAD regulado por SnSO tem uma morfologia livre de furos, uniforme e suave. Tanto o seu desempenho como a sua morfologia permanecem estáveis mesmo sob condições de alta temperatura e alta umidade.

“Além disso, o processo de oxidação leva apenas algumas horas, o que é bom para melhorar a eficiência da preparação comercial dos PSCs”, disse o Prof.

Este estudo fornece uma estratégia eficaz para melhorar ainda mais a eficiência e estabilidade das unidades de atendimento, o que é de grande importância para promover a sua comercialização.

Mais informações: Mengqi Jin et al, Uma oxidação regulada por nanomaterial da camada de transporte de buracos para células solares de perovskita altamente estáveis e eficientes, Nano Energy (2024). DOI:10.1016/j.nanoen.2024.109438
Informações do diário: Nanoenergia

Fornecido pela Academia Chinesa de Ciências

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