« Este tipo de aditivo multifuncional generalmente se puede usar para hacer diferentes composiciones de perovskita para fabricar células solares de perovskita altamente eficientes y estables. Las películas de perovskita de alta calidad permitirán la ampliación de los paneles solares de gran área », explicó el profesor Alex Jen Kwan-yue. Lee Shau Kee, profesor titular de ciencia de los materiales y director del Instituto de Energía Limpia de Hong Kong en CityU, quien dirigió el estudio.

Aunque muchos estudios de investigación anteriores se han centrado en mejorar la morfología y la calidad de la película con aditivos volátiles, estos aditivos tienden a escaparse de la película después del recocido, creando un vacío en la interfase perovskita-sustrato.

Para abordar estos problemas, los investigadores de CityU desarrollaron una estrategia simple pero efectiva de modular el crecimiento de la película de perovskita para mejorar la calidad de la película. Descubrieron que al agregar una molécula multifuncional (clorhidrato de ácido 4-guanidinobenzoico, (GBAC)) al precursor de perovskita, se forma una fase intermedia con puente de hidrógeno y modula la cristalización para lograr películas de perovskita de alta calidad con grandes granos de cristal de perovskita. y crecimiento de grano coherente desde el fondo hasta la superficie de la película. Esta molécula también puede servir como un conector de pasivación de defectos efectivo (un método para reducir la densidad de defectos de la película de perovskita) en la película de perovskita recocida debido a su no volatilidad, lo que da como resultado una pérdida por recombinación no radiativa significativamente reducida y una calidad de película mejorada.

Además, los dispositivos sin encapsular exhiben una estabilidad térmica mejorada más allá de las 1000 horas bajo calentamiento continuo a 65 ± 5 °C en una guantera llena de nitrógeno mientras mantienen el 98 % de la eficiencia original.

El equipo demostró la aplicabilidad general de esta estrategia para diferentes composiciones de perovskita y dispositivos de gran superficie. Por ejemplo, un dispositivo de área más grande (1 cm2) en el experimento entregó un PCE alto del 22,7 % con esta estrategia, lo que indica un excelente potencial para fabricar PVSC escalables y altamente eficientes.

« Este trabajo proporciona un camino claro para lograr una calidad de película de perovskita optimizada para facilitar el desarrollo de células solares de perovskita altamente eficientes y estables y su mejora para aplicaciones prácticas », dijo el profesor Jen.

En el futuro, el equipo tiene como objetivo ampliar aún más las estructuras moleculares y optimizar la estructura del dispositivo a través de la ingeniería compositiva e interfacial. También se centrarán en la fabricación de dispositivos de gran superficie.

El profesor Jen es el autor correspondiente de la investigación. Los co-primeros autores son la señorita Li Fengzhu y el Dr. Deng Xiang del grupo de investigación del profesor Jen. Otros miembros del equipo de CityU son el Dr. Chen Xiankai, el Dr. Tsang Sai?wing, el Dr. Yang Zhengbao, el Dr. Francis Lin y el Dr. Wu Shengfan.

La investigación fue apoyada por CityU, la Comisión de Innovación y Tecnología, el Consejo de Becas de Investigación, el Fondo de Tecnología Verde de la Oficina de Medio Ambiente y Ecología de Hong Kong, el Proyecto Principal de Investigación Básica y Aplicada de Guangdong y el Guangdong-Hong Kong- Laboratorio Conjunto de Materiales Funcionales Magnéticos y Optoelectrónicos de Macao.