(Noticias Nanowerk) Un equipo de investigación coreano ha desarrollado un innovador perovskita tecnología de células solares que aborda uno de los desafíos fundamentales de la energía fotovoltaica: las células solares convencionales no pueden utilizar aproximadamente el 52% de la energía photo voltaic whole porque capturan mal la radiación del infrarrojo cercano. Su tecnología maximiza el rendimiento de captura de luz del infrarrojo cercano y al mismo tiempo mejora enormemente la eficiencia de conversión de energía. Esto aumenta enormemente la posibilidad de comercializar células solares de próxima generación y se espera que contribuya a importantes avances tecnológicos en el mercado mundial de células solares.
El equipo de investigación del profesor Jung-Yong Lee de la Escuela de Ingeniería Eléctrica de KAIST y el profesor Woojae Kim del Departamento de Química de la Universidad de Yonsei anunciaron que han desarrollado una tecnología de producción de células solares híbridas orgánicas-inorgánicas de alta eficiencia y alta estabilidad. que maximiza la captura de luz infrarroja cercana más allá del rango de luz seen existente.
Los resultados han sido publicados en Materiales avanzados («Supresión de la acumulación de agujeros a través de interfaces dipolo subnanómetros en células solares híbridas de perovskita/orgánicas para impulsar la recolección de fotones del infrarrojo cercano»).
El equipo de investigación sugirió y avanzó en una estructura de dispositivo híbrido de próxima generación con foto-semiconductores orgánicos que complementa los materiales de perovskita limitados a la absorción de luz seen y amplía el rango de absorción al infrarrojo cercano.
Además, revelaron el problema de la estructura electrónica que ocurre principalmente en la estructura y anunciaron un dispositivo de célula photo voltaic de alto rendimiento que resolvió dramáticamente este problema mediante la introducción de una capa dipolar*.
*Capa dipolo: una capa de materials delgada que controla el nivel de energía dentro del dispositivo para facilitar el transporte de carga y forma una diferencia de potencial de interfaz para mejorar el rendimiento del dispositivo.
Las células solares de perovskita a base de plomo existentes tienen el problema de que su espectro de absorción se limita a la región de la luz seen con una longitud de onda de 850 nanómetros (nm) o menos, lo que les impide utilizar aproximadamente el 52% de la energía photo voltaic whole.
Para resolver este problema, el equipo de investigación diseñó un dispositivo híbrido que combinaba una heterounión orgánica masiva (BHJ) con perovskita e implementó una célula photo voltaic que puede absorber hasta la región del infrarrojo cercano.
En specific, al introducir una capa de interfaz dipolo subnanométrica, lograron aliviar la barrera de energía entre la perovskita y la heterounión orgánica masiva (BHJ), suprimiendo la acumulación de carga, maximizando la contribución al infrarrojo cercano y mejorando la densidad de corriente. (JSC) a 4,9 mA/cm².
El logro clave de este estudio es que la eficiencia de conversión de energía (PCE) del dispositivo híbrido ha aumentado significativamente del 20,4% al 24,0%. En specific, este estudio logró una alta eficiencia cuántica interna (IQE) en comparación con estudios anteriores, alcanzando el 78% en la región del infrarrojo cercano.
Además, este dispositivo mostró una alta estabilidad, mostrando excelentes resultados al mantener más del 80% de la eficiencia inicial en el seguimiento de salida máxima durante más de 800 horas incluso en condiciones de humedad extrema.
El profesor Jung-Yong Lee dijo: «A través de este estudio, hemos resuelto eficazmente los problemas de acumulación de carga y desajuste de bandas de energía que enfrentan las células solares híbridas de perovskita/orgánicas existentes, y podremos mejorar significativamente la eficiencia de conversión de energía mientras maximizamos la energía cercana». -Rendimiento de captura de luz infrarroja, que será un nuevo avance que puede resolver los problemas de estabilidad mecánico-química de las perovskitas existentes y superar las limitaciones ópticas”.
