Un equipo de la Universidad Nacional de Jeonbuk, en Corea del Sur, investigó el uso del recubrimiento de matriz ranurada (SDC, por sus iniciales en inglés) para fabricar películas uniformes de perovskita de alta calidad como paso previo a la fabricación de dispositivos de perovskita de gran superficie.
Los científicos descubrieron que el SDC aumentaba la rugosidad de la interfaz de la capa de transporte de huecos (HTL), lo que mejoraba la humectabilidad de la superficie y permitía obtener una película de perovskita de alta calidad sin burbujas ni agujeros. Una célula solar de perovskita basada en la película alcanzó una eficiencia del 19,17% con resultados de estabilidad «excelentes», y un módulo del tamaño de una célula de laboratorio logró una eficiencia del 17,42%.
Los investigadores señalan que las monocapas autoensambladas (SAM), como la Me-4PACz, son materiales excelentes para el HTL de las células solares de perovskita, pero tienen poca humectabilidad, lo que ha frenado los avances hasta ahora. Para encontrar una solución, el equipo analizó una combinación de óxido de níquel (NiOx) y Me-4PACz. Descubrieron que el uso de SDC mejoraba la rugosidad de la interfaz HTL, lo que se traducía en una mejor humectabilidad.
Explicaron que la capa de transporte de huecos NiOx/Me-4PACz basada en SDC suprimía las pérdidas de energía en la interfaz HTL/perovskita.
«La aplicación de un sencillo proceso de SDC para recubrir la HTL de NiOx/Me-4PACz permitió la formación de una capa de perovskita uniforme y de alta calidad sin agujeros de alfiler y, además, la HTL de NiOx/Me-4PACz basada en SDC suprimió las pérdidas de energía en la interfaz HTL/perovskita», explicaron los investigadores. «Además, el análisis de la dinámica de portadores de carga demostró que el HTL NiO/SDCMe-4PACz basado en SDC mejoraba la extracción y el transporte de huecos en la interfaz de la capa de perovskita».
También destacaron que la eficiencia del 19,17% alcanzada por el dispositivo es superior en comparación con los dispositivos SDC NiO, que tenían un 15,87%, y afirmaron que los dispositivos no encapsulados mostraban una «excelente estabilidad», manteniendo más del 85% de su eficiencia inicial durante más de 2.000 horas en atmósfera de nitrógeno.
«Nuestros hallazgos sugieren que el proceso SDC no sólo elimina eficazmente las limitaciones asociadas con Me-4PACz, sino que también proporciona un enfoque prometedor para la producción en masa sostenida de PSC, lo que podría conducir a la fabricación de módulos solares de perovskita altamente eficientes y allanar el camino para su futura comercialización», concluyó el equipo.
La investigación se describe en «Influence of interfacial roughness on slot-die coatings for scaling-up high-performance perovskite solar cells» (Influencia de la rugosidad interfacial en los recubrimientos de ranuras para ampliar el tamaño de las células solares de perovskita de alto rendimiento), publicado por communications materials.
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