Regulación óptica de componentes para lograr celdas solares en tándem de perovskita totalmente inorgánicas/ orgánicas eficientes y estables

Ji-xiang Yuan ,  

Hai-di Yang ,  

Ruo-peng Zhang ,  

Peng-peng Dong ,  

Wei-jie Chen ,  

Yao-wen Li ,  

摘要

Las celdas solares en tándem totalmente inorgánicas de perovskita/orgánicas (TSCs) prometen superar el límite Shockley-Queisser de unión única. Sin embargo, el efecto de filtrado de la celda delantera de perovskita de banda ancha causa desajuste de corriente fotogenerada y cambios en la cinética de portadores de la celda trasera orgánica, causando pérdidas de energía significativas que limitan la mejora del rendimiento del dispositivo en tándem. Este estudio propone una estrategia de regulación óptica de componentes: al aumentar el contenido del componente aceptor en la unión heterogénea orgánica (BHJ), se mejora la capacidad de captura de fotones en el infrarrojo cercano de la película bajo condiciones de filtrado, equilibrando mejor la corriente fotoeléctrica de las celdas delantera y trasera y reduciendo eficazmente las pérdidas ópticas de las TSCs. Además, esta estrategia proporciona una vía adicional de transporte electrónico, equilibrando las movilidades de huecos y electrones, lo que suprime la recombinación bimolecular y facilita la disociación de excitones. Finalmente, se logró una eficiencia de conversión fotovoltaica del 23,65%, un voltaje de circuito abierto de 2,17 V y un factor de llenado del 79,58% para las celdas solares en tándem. Además, el dispositivo mostró buena estabilidad operativa, manteniendo el 88% de la eficiencia inicial después de 1000 h de funcionamiento continuo, y buena estabilidad bajo luz ultravioleta.

关键词

celdas solares en tándem; perovskita totalmente inorgánica; fotovoltaica orgánica; unión heterogénea; cinética de portadores; pérdidas de energía

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