Mejorando la Captación de Luz en Celdas Solares Sensibilizadas por Colorantes a Través de Reflectores de Retrodispersión Mediada por Nanopartículas de Sílice Mesoporosa
Autores: Fina, Jeffrie; Kaur, Navdeep; Chang, Chen-Yu; Lai, Cheng-Yu; Radu, Daniela R.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Mejorando la Captación de Luz en Celdas Solares Sensibilizadas por Colorantes a Través de Reflectores de Retrodispersión Mediada por Nanopartículas de Sílice Mesoporosa
Categoría
Ciencias de los Materiales
Subcategoría
Materiales electrónicos, ópticos y magnéticos
Palabras clave
Celdas solares sensibilizadas por colorante
MSNs
Capacidades de captura de luz
Rendimiento fotovoltaico
Eficiencia de conversión de energía
Cinética de transporte de carga
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 22
Citaciones: Sin citaciones
Las celdas solares sensibilizadas por colorante (DSSCs) tienen una promesa única en la fotovoltaica solar debido a su bajo costo de fabricación y alta eficiencia en condiciones ambientales. Sin embargo, para mejorar su viabilidad comercial, se deben emplear métodos efectivos y de bajo costo para mejorar sus capacidades de captura de luz y, por lo tanto, el rendimiento fotovoltaico (PV). Mejorar la absorción de la luz entrante es una estrategia crítica para maximizar la eficiencia de las celdas solares mientras se superan las limitaciones de los materiales. Se emplearon nanopartículas de sílice mesoporosa (MSNs) como una capa reflectante en la parte posterior de los electrodos transparentes. Las MSNs sintetizadas químicamente se aplicaron a las DSSCs mediante recubrimiento con barra como un paso de fabricación fácil compatible con la fabricación rollo a rollo. Las MSNs dispersan difusamente la luz incidente no utilizada que se transmite a través de las DSSCs de regreso a las capas fotoactivas, aumentando la absorción de luz por las moléculas de colorante N719. Esto resultó en un aumento del 20% en la eficiencia de conversión de potencia (PCE), de 5.57% en una celda estándar a 6.68% con la adición de MSNs. El rendimiento mejorado se atribuye a un aumento en la absorción de fotones que llevó a la generación de un mayor número de portadores de carga, aumentando así la densidad de corriente en las DSSCs. Estos resultados fueron corroborados con espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), que mostró una mejora en la cinética de transporte de carga. El uso de MSNs como reflectores demostró ser un método práctico efectivo para mejorar el rendimiento de las celdas solares de película delgada. Debido a la abundancia y biocompatibilidad de la sílice, las MSNs son un material atractivo para cumplir con los requisitos de bajo costo y no tóxicos para PVs integrados comercialmente viables.
Descripción
Las celdas solares sensibilizadas por colorante (DSSCs) tienen una promesa única en la fotovoltaica solar debido a su bajo costo de fabricación y alta eficiencia en condiciones ambientales. Sin embargo, para mejorar su viabilidad comercial, se deben emplear métodos efectivos y de bajo costo para mejorar sus capacidades de captura de luz y, por lo tanto, el rendimiento fotovoltaico (PV). Mejorar la absorción de la luz entrante es una estrategia crítica para maximizar la eficiencia de las celdas solares mientras se superan las limitaciones de los materiales. Se emplearon nanopartículas de sílice mesoporosa (MSNs) como una capa reflectante en la parte posterior de los electrodos transparentes. Las MSNs sintetizadas químicamente se aplicaron a las DSSCs mediante recubrimiento con barra como un paso de fabricación fácil compatible con la fabricación rollo a rollo. Las MSNs dispersan difusamente la luz incidente no utilizada que se transmite a través de las DSSCs de regreso a las capas fotoactivas, aumentando la absorción de luz por las moléculas de colorante N719. Esto resultó en un aumento del 20% en la eficiencia de conversión de potencia (PCE), de 5.57% en una celda estándar a 6.68% con la adición de MSNs. El rendimiento mejorado se atribuye a un aumento en la absorción de fotones que llevó a la generación de un mayor número de portadores de carga, aumentando así la densidad de corriente en las DSSCs. Estos resultados fueron corroborados con espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS), que mostró una mejora en la cinética de transporte de carga. El uso de MSNs como reflectores demostró ser un método práctico efectivo para mejorar el rendimiento de las celdas solares de película delgada. Debido a la abundancia y biocompatibilidad de la sílice, las MSNs son un material atractivo para cumplir con los requisitos de bajo costo y no tóxicos para PVs integrados comercialmente viables.