Fonte: perovskite-info.com
I ricercatori dell'Università cinese di Chongqing, dell'Accademia cinese delle scienze (CAS) e della JA Solar Holdings Co., insieme all'Istituto nazionale di scienza e tecnologia di Ulsan (UNIST) della Corea del Sud e alla tedesca CTF Solar, hanno progettato una cella solare in perovskite basata su un binario strato di trasporto a fori misti (HTL) che, secondo quanto riferito, offre prestazioni migliori rispetto agli HTL che si basano su droganti igroscopici comunemente utilizzati.
Illustrazione schematica della struttura planare della cella solare nip perovskite
Immagine: Accademia cinese delle scienze, DeCarbon, Licenza Creative Commons CC BY 4.0
Il team ha mescolato due popolari materiali per il trasporto di fori per formare un HTL misto binario, che ha mostrato una migliore resistenza all'umidità. Di conseguenza, i PSC dotati dell'HTL misto hanno raggiunto un'efficienza di conversione della potenza (PCE) campione fino al 24,3% e una stabilità operativa superiore. Le celle senza incapsulamento possono mantenere un'efficienza iniziale del 90% dopo la conservazione in condizioni ambientali buie (30% di umidità relativa) per 1200 ore. Questi risultati suggeriscono che un tale HTL misto potrebbe essere una strategia promettente per soddisfare le future esigenze delle applicazioni fotovoltaiche con basso costo, nonché eccellente efficienza e stabilità del dispositivo.
Gli scienziati hanno fabbricato l'HTL con il polimero Regioregular poly(3-hexylthiophene) (P3HT) e Spiro-OMeTAD in una configurazione binaria mista, che secondo loro offre una migliore protezione all'assorbitore di perovskite utilizzato nella cellula grazie all'idrofobicità di P3HT. "P3HT non solo mostra un grado più elevato di ordine molecolare, ma mostra anche un orientamento preferenziale 'faccia a faccia', ovvero le molecole P3HT sono parallele al substrato, il che ha effetti positivi significativi sulle proprietà optoelettroniche e sulla mobilità dei portatori di carica, " hanno spiegato.
Il team ha costruito la cella solare con un substrato di ossido di indio-stagno (ITO), uno strato di trasporto di elettroni (ETL) di ossido di stagno (IV) (SnO2), uno strato di perovskite, l'HTL proposto, uno strato tampone di ossido di molibdeno (MoOx) e un contatto metallico dorato (Au).
I ricercatori hanno testato le prestazioni di diverse celle solari sviluppate con questo design e con un'area attiva di 0.08 cm2 attraverso un simulatore solare dotato di una lampada allo xeno da 450 W e un misuratore di sorgenti Keithley 2400 in condizioni di illuminazione standard. Il dispositivo campione ha raggiunto un'efficienza di conversione di potenza del 24,30% e un'efficienza certificata del 24,22%. Ha anche raggiunto una tensione a circuito aperto di 1,18 V, una densità di corrente di corto circuito di 24,94 mA cm-2 e un fattore di riempimento dell'82,51 percento . La cella è stata anche in grado di mantenere il 90 percento della sua efficienza iniziale dopo 1.200 ore di conservazione in un ambiente buio.
"Una modifica riuscita del convenzionale Spiro-OMeTAD HTL è stata dimostrata incorporando il P3HT polimerico idrofobo nel film Spiro-OMeTAD per migliorare l'efficienza e la stabilità delle celle solari di perovskite", ha concluso il gruppo. "Riteniamo che questa strategia aprirà la strada allo sviluppo di celle solari in perovskite a basso costo, efficienti e stabili".
