Un equipo de científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL del Departamento de Energía determinó que la recombinación de la superficie limita el rendimiento de las células solares de perovskita policristalina.
Una considerable investigación sobre perovskitas en NREL y en otros lugares ha demostrado la efectividad del material para convertir la luz solar en electricidad, superando rutinariamente el 20 por ciento de eficiencia. La luz solar crea electrones móviles cuyo movimiento genera la energía, pero al encontrar defectos puede caer en un proceso no productivo.Conocido como una recombinación, este proceso reduce la eficiencia de una célula solar. Para que la célula sea la más eficiente, la recombinación debe ocurrir lentamente.
Con estudios previos sobre perovskitas centrados en la recombinación en masa, un área que no se examinó hasta ahora se refería a la recombinación de la superficie en perovskitas de yoduro de plomo. Los científicos de NREL determinaron que la recombinación en otras partes de una película de perovskita de metilamonio no es tan importante como lo que está sucediendo en la superficie, tanto la parte superior como la inferior.
Matthew Beard y sus colegas del Centro de Química y Nanociencia de NREL estudiaron la recombinación de la superficie en películas monocristalinas y policristalinas mediante espectroscopía de reflexión transitoria. Sus hallazgos, las superficies superior e inferior limitan la vida útil del portador en las películas de perovskita de yoduro de plomo, aparecen en Energía natural .
"Lo importante es saber de dónde proviene la recombinación", dijo Beard, autor principal del trabajo de investigación. "Existen múltiples fuentes de posible recombinación. Para mejorar su dispositivo, se le pide que eliminetodas las recombinaciones no radiativas. Por lo general, las personas se olvidan de las superficies. Piensan en los límites de los granos. Piensan en los defectos a granel, etc. "
Los coautores de Beard son todos de NREL: Ye Yang, Mengjin Yang, David T. Moore, Yong Yan, Elisa M. Miller y Kai Zhu.
Beard dijo que la investigación determinó que la recombinación de superficie surgió como un obstáculo a superar. La recombinación de superficie afecta directamente el rendimiento de un dispositivo fotovoltaico. La capacidad de diseñar superficies está preparada para beneficiar las aplicaciones optoelectrónicas basadas en perovskita. Se puede usar una recombinación de superficie rápida paradiseñar fotodetectores, mientras que los láseres y los diodos emisores de luz requieren una velocidad más lenta.
Un segundo estudio que apareció simultáneamente en la revista Física Química Física Química fue escrito por Mengjin Yang, Yining Zeng, Zhen Li, DongHoe Kim, Chun-Sheng Jiang, Jao van de Lagemaat y Kai Zhu fortaleció aún más las conclusiones del documento. Este estudio, utilizando imágenes de fluorescencia de alta resolución de por vida,también mostró que la recombinación de superficie es el factor determinante en lugar de la recombinación de límite de grano.
Los investigadores compararon dos tipos de muestras: cristales simples y películas policristalinas. Sorprendentemente, la recombinación de la superficie es peor para las muestras monocristalinas en comparación con las muestras policristalinas encontradas en dispositivos de células solares. Químicamente, el yoduro de metilamonio en exceso estaba presente en la superficie de la película policristalina.pero ausente en la muestra de cristal único.
"Eso parece ayudar", dijo Beard. "El cristal único tiene una superficie rica en plomo y una recombinación de superficie más rápida".
La investigación sugirió que un recubrimiento ligero de un material protector en la superficie de las películas delgadas policristalinas podría mejorar aún más el rendimiento de las células solares de perovskita.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Energía Renovable . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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