Eficiencia mejorada de las células solares de puntos cuánticos de perovskita


Los investigadores de POSTECH han desarrollado nuevos materiales de transporte de agujeros poliméricos para aumentar la eficiencia de las células solares de puntos cuánticos de perovskita.

Crédito de la foto: POSTECH

Las células solares son fuentes de energía respetuosas con el medio ambiente y reducen la contaminación. Las celdas de puntos cuánticos de perovskita se caracterizan por menores costos de producción y compatibilidad con materiales flexibles, lo que las distingue de las celdas de silicio tradicionales. Sin embargo, la eficiencia de las celdas de perovskita depende de los materiales de transporte de agujeros para el transporte de carga. Los materiales convencionales se degradan rápidamente con dopantes, lo que hace necesaria la búsqueda de alternativas libres de dopantes.

El equipo de investigación, dirigido por el profesor Taiho Park y Ph.D. Los candidatos Dae Hwan Lee y Seyeong Lim del Departamento de Ingeniería Química de POSTECH han desarrollado un nuevo diseño de material polimérico de transporte de agujeros para células solares de puntos cuánticos de perovskita. Esta innovación condujo a un aumento significativo en la eficiencia de las células.

El equipo de investigación desarrolló materiales de transporte de agujeros que incluyen polímeros basados ​​en compuestos de azufre y selenio. Estos polímeros poseen propiedades estructurales específicas, como planarización y bloqueo de ensamblaje intermolecular, que mejoran la movilidad de la carga. Además, los sustituyentes alquilo asimétricos de los polímeros promueven interacciones moleculares, complementando eficazmente las propiedades eléctricas de las células.

Se realizaron experimentos con un grupo de control para evaluar la eficacia de los polímeros desarrollados recientemente. Los resultados mostraron que las células solares que utilizan materiales de transporte de agujeros con compuestos de selenio lograron una eficiencia de conversión de energía (PCE) del 15,2 %. En particular, estas células conservaron el 80 % de su PCE original incluso después de 40 días, lo que demuestra la estabilidad y durabilidad a largo plazo de los polímeros. La investigación muestra que los materiales de transporte de agujeros recientemente desarrollados pueden mejorar significativamente la movilidad de la carga en las células solares de puntos cuánticos de perovskita sin dopantes. Sorprendentemente, estos materiales logran la mayor eficiencia de conversión de energía (PCE) y contribuyen a una mayor estabilidad en ausencia de dopantes.

El profesor Taiho Park, quien dirigió la investigación, explicó que los resultados marcan un cambio de paradigma de los materiales de transporte de carga tradicionales y anticipan su uso en futuras investigaciones de dispositivos de células solares.

Referencia: Dae Hwan Lee et al., Adaptación de segmentos rígidos en materiales de transporte de agujeros poliméricos libres de dopantes para células solares de puntos cuánticos de perovskita, Cartas de energía de ACS (2023). DOI: 10.1021/acsenergylett.3c00211

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