Un equipo de investigación de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST) reveló la presencia de concavidades superficiales en los granos de cristal individuales (los componentes básicos) de las películas delgadas de perovskita y sus efectos significativos. el Características y confiabilidad de la película. Basándose en este descubrimiento científico básico, el equipo fue pionero en un nuevo método para hacer que las células solares de perovskita sean más eficientes y estables mediante la eliminación química de los granos superficiales.
Las células solares de perovskita son una tecnología de células solares prometedora que ha demostrado su potencial para reemplazar las células solares de silicio existentes en una amplia gama de escenarios de aplicación, por ejemplo, electricidad de red, energía portátil y energía fotovoltaica espacial. No solo logran eficiencias de conversión de energía (PCE) más altas que las celdas de silicio comerciales, sino que también ofrecen ventajas en términos de menores costos de materiales, fabricación duradera y mayor eficiencia en transparencia y color. Sin embargo, la estabilidad a largo plazo de los dispositivos de perovskita bajo condiciones de luz, humedad y termomecánicas sigue siendo un obstáculo para la comercialización de esta prometedora tecnología solar.
Para resolver este problema, el profesor ZHOU Yuanyuan, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Química y Biológica de HKUST, y su grupo de investigación han llevado a cabo investigaciones fundamentales desde la perspectiva única de la microestructura del material. Descubrieron la prevalencia de concavidades superficiales en los granos cristalinos del material de perovskita. Se ha demostrado que estas concavidades rompen la continuidad estructural en la interfaz de la película de perovskita, actuando como un factor de microestructura oculto que limita la eficiencia y estabilidad de las células de perovskita.
A continuación, el equipo utilizó una molécula tensioactiva, el ácido tridecafluorohexeno-1-sulfónico de potasio, para manipular la evolución de la tensión y la difusión de iones durante la formación de las películas de perovskita para eliminar la exfoliación de la superficie del grano. En consecuencia, sus celdas de perovskita finales demostraron mejoras significativas en la retención del rendimiento bajo pruebas de ciclo térmico estándar, calor húmedo y seguimiento del punto de máxima potencia.
“La estructura y geometría de los granos cristalinos individuales son la fuente del rendimiento de los semiconductores de perovskita y las células solares. Al descubrir las interacciones de la superficie del grano, comprender sus efectos y aplicar ingeniería química para adaptar su geometría. Aprovechando, presentamos un nuevo método para fabricar paneles solares de perovskita. células con eficiencia y estabilidad dentro de sus límites, dijo el autor correspondiente del trabajo, el profesor Zhao.
“Cuando usábamos microscopía de fuerza atómica para sondear los detalles estructurales de las películas de perovskita, estábamos intrigados por las concavidades superficiales de los granos de perovskita”, añadió.
“La microestructura es de importancia crítica para las células solares de perovskita y otros dispositivos optoelectrónicos, y puede ser más compleja que los materiales convencionales debido a las propiedades híbridas orgánico-inorgánicas de los materiales de perovskita. Obtenga información sobre la microestructura de perovskita de la ciencia de datos. enfoque a hacer “, dijo ZHANG Yalan, estudiante de doctorado en el grupo de investigación del profesor Zhu y coautor del trabajo.
El trabajo de investigación del equipo, titulado “Eliminación de las concavidades de la superficie del grano para mejorar las interfaces de película delgada de perovskita”, se publica ahora en la revista. Energía de la naturaleza. Este trabajo se realizó en colaboración con la Universidad Bautista de Hong Kong y la Universidad de Yale.
