Estudio de Propiedades Ópticas y Estabilidad de CH(CH)NH)(CHNH)PbI Ruddlesden Popper Perovskitas 2D para Fotoabsorbedores y Celdas Solares y Comparación con MAPbI 3D
Autores: Kranthiraja, Kakaraparthi; Aryal, Sujan; Temsal, Mahdi; Sharma, Mohin; Kaul, Anupama B.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Estudio de Propiedades Ópticas y Estabilidad de CH(CH)NH)(CHNH)PbI Ruddlesden Popper Perovskitas 2D para Fotoabsorbedores y Celdas Solares y Comparación con MAPbI 3D
Categoría
Energía
Subcategoría
Energía solar
Palabras clave
Celdas solares de perovskita
Fotovoltaica de tercera generación
Eficiencia de conversión de energía
Perovskitas organometálicas halógenas 2D
Problema de estabilidad
Estabilidad ambiental
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 18
Citaciones: Sin citaciones
Las células solares de perovskita tridimensionales (3D) son un candidato prometedor para la tecnología fotovoltaica de tercera generación, que busca producir dispositivos de conversión de fotones a electricidad de manera eficiente utilizando procesos de fabricación de bajo costo. Se exploran aquí perovskitas híbridas orgánico-inorgánicas formadas mediante procesamiento en solución de bajo costo, que han experimentado un asombroso aumento en la eficiencia de conversión de potencia (PCE) en la última década y sirven como un candidato principal para los sistemas fotovoltaicos de tercera generación. Aunque se ha logrado un progreso significativo, la naturaleza higroscópica inherente y el problema de estabilidad de las perovskitas 3D son un impedimento para su comercialización. En este trabajo, hemos estudiado perovskitas halógenas organometálicas bidimensionales en la estructura de Ruddlesden Popper, representadas como BAMAPbI para la formulación = 4, tanto para fotoabsorbedores en una arquitectura de dos terminales como para células solares, dado que estos materiales se consideran inherentemente más estables. En los dispositivos fotoabsorbedores de dos terminales, se midieron la fotocorriente y la responsividad en función de la longitud de onda del láser entrante, donde la ubicación de la corriente máxima se correlacionó con el espectro de emisión que surge de la película 2DP utilizando espectroscopía de fotoluminiscencia (PL). Las películas 2D (BA)2(MA)3Pb4I13 se integraron luego en una arquitectura de célula solar n-i-p, y se tabularon las cifras de mérito del dispositivo PV, mientras que nuestro MAPbI 3D sirvió como material de referencia para el absorbedor. También se realizó un estudio comparativo de la estabilidad de las películas 3DP y 2DP, donde se inspeccionaron películas recién sintetizadas en sustratos de FTO y se compararon con aquellas expuestas a niveles elevados de humedad, y la estabilidad del material se evaluó utilizando diversas sondas de caracterización de materiales, como espectroscopía de PL y absorción óptica UV-Vis, microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X. Aunque la PCE de las 3D-PSCs fue mayor que la de las 2D-PSCs, nuestros resultados confirman la mayor estabilidad ambiental de las películas absorbentes 2DP en comparación con los absorbentes 3DP, sugiriendo su promesa para abordar el problema de estabilidad que se encuentra ampliamente en las 3D PSCs hacia la tecnología fotovoltaica de tercera generación.
Descripción
Las células solares de perovskita tridimensionales (3D) son un candidato prometedor para la tecnología fotovoltaica de tercera generación, que busca producir dispositivos de conversión de fotones a electricidad de manera eficiente utilizando procesos de fabricación de bajo costo. Se exploran aquí perovskitas híbridas orgánico-inorgánicas formadas mediante procesamiento en solución de bajo costo, que han experimentado un asombroso aumento en la eficiencia de conversión de potencia (PCE) en la última década y sirven como un candidato principal para los sistemas fotovoltaicos de tercera generación. Aunque se ha logrado un progreso significativo, la naturaleza higroscópica inherente y el problema de estabilidad de las perovskitas 3D son un impedimento para su comercialización. En este trabajo, hemos estudiado perovskitas halógenas organometálicas bidimensionales en la estructura de Ruddlesden Popper, representadas como BAMAPbI para la formulación = 4, tanto para fotoabsorbedores en una arquitectura de dos terminales como para células solares, dado que estos materiales se consideran inherentemente más estables. En los dispositivos fotoabsorbedores de dos terminales, se midieron la fotocorriente y la responsividad en función de la longitud de onda del láser entrante, donde la ubicación de la corriente máxima se correlacionó con el espectro de emisión que surge de la película 2DP utilizando espectroscopía de fotoluminiscencia (PL). Las películas 2D (BA)2(MA)3Pb4I13 se integraron luego en una arquitectura de célula solar n-i-p, y se tabularon las cifras de mérito del dispositivo PV, mientras que nuestro MAPbI 3D sirvió como material de referencia para el absorbedor. También se realizó un estudio comparativo de la estabilidad de las películas 3DP y 2DP, donde se inspeccionaron películas recién sintetizadas en sustratos de FTO y se compararon con aquellas expuestas a niveles elevados de humedad, y la estabilidad del material se evaluó utilizando diversas sondas de caracterización de materiales, como espectroscopía de PL y absorción óptica UV-Vis, microscopía electrónica de barrido y difracción de rayos X. Aunque la PCE de las 3D-PSCs fue mayor que la de las 2D-PSCs, nuestros resultados confirman la mayor estabilidad ambiental de las películas absorbentes 2DP en comparación con los absorbentes 3DP, sugiriendo su promesa para abordar el problema de estabilidad que se encuentra ampliamente en las 3D PSCs hacia la tecnología fotovoltaica de tercera generación.