Fonte: perovskite-info.com
Pesquisadores da Universidade Chongqing da China, da Academia Chinesa de Ciências (CAS) e da JA Solar Holdings Co., junto com o Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia Ulsan da Coréia do Sul (UNIST) e a CTF Solar da Alemanha projetaram uma célula solar de perovskita baseada em um sistema binário camada de transporte de orifício misto (HTL) que supostamente oferece melhor desempenho do que HTLs que dependem de dopantes higroscópicos comumente utilizados.
Ilustração esquemática da estrutura planar da célula solar nip perovskita
Imagem: Academia Chinesa de Ciências, DeCarbon, Licença Creative Commons CC BY 4.0
A equipe misturou dois materiais de transporte de orifícios populares para formar um HTL misto binário, que exibiu resistência à umidade aprimorada. Como resultado, os PSCs equipados com o HTL misto alcançaram uma eficiência de conversão de energia (PCE) campeã de até 24,3 por cento e estabilidade operacional superior. As células sem encapsulamento podem manter 90% de eficiência inicial após armazenamento em ambiente escuro (30% UR) por 1200 horas. Esses resultados sugerem que um HTL misto pode ser uma estratégia promissora para atender às futuras demandas de aplicações fotovoltaicas com baixo custo, bem como excelente eficiência e estabilidade do dispositivo.
Os cientistas fabricaram o HTL com o polímero Regioregular poly(3-hexylthiophene) (P3HT) e Spiro-OMeTAD em uma configuração binária mista, que eles afirmam oferecer melhor proteção ao absorvedor de perovskita usado na célula graças à hidrofobicidade do P3HT. "O P3HT não apenas exibe um grau mais alto de ordem molecular, mas também mostra uma orientação preferencial 'face-on', ou seja, as moléculas de P3HT são paralelas ao substrato, o que tem efeitos positivos significativos nas propriedades opto-eletrônicas e na mobilidade do portador de carga, " eles explicaram.
A equipe construiu a célula solar com um substrato de óxido de índio e estanho (ITO), uma camada de transporte de elétrons (ETL) de óxido de estanho (IV) (SnO2), uma camada de perovskita, a HTL proposta, camada tampão de óxido de molibdênio (MoOx) e uma contato de metal ouro (Au).
Os pesquisadores testaram o desempenho de várias células solares desenvolvidas com este projeto e com uma área ativa de 00,08 cm2 por meio de um simulador solar equipado com uma lâmpada Xenon de 450 W e um medidor de fonte Keithley 2400 sob condições de iluminação padrão. O dispositivo campeão alcançou uma eficiência de conversão de energia de 24,30% e uma eficiência certificada de 24,22%. Ele também alcançou uma tensão de circuito aberto de 1,18 V, uma densidade de corrente de curto-circuito de 24,94 mA cm-2 e um fator de preenchimento de 82,51 por cento . A célula também conseguiu reter 90% de sua eficiência inicial após 1.200 horas de armazenamento em ambiente escuro.
"Uma modificação bem-sucedida do Spiro-OMeTAD HTL convencional foi demonstrada pela incorporação de P3HT polimérico hidrofóbico no filme Spiro-OMeTAD para melhorar a eficiência e a estabilidade das células solares de perovskita", concluiu o grupo. "Acreditamos que esta estratégia abrirá caminho para o desenvolvimento de células solares de perovskita de baixo custo, eficientes e estáveis."
