Película de perovskita sin plomo (izquierda) y células solares orgánicas sensibilizadas con colorante (derecha). Crédito:UNIST
Las perovskitas a base de plomo son materiales prometedores para células solares de bajo costo y alta eficiencia. Sin embargo, la inestabilidad intrínseca y la toxicidad del plomo (Pb) han planteado serias preocupaciones sobre la viabilidad de las perovskitas a base de Pb, obstaculizar la comercialización a gran escala de células solares y dispositivos similares basados en estos materiales. Como solución alternativa, Las perovskitas sin Pb se propusieron recientemente para contrarrestar la toxicidad de las perovskitas a base de plomo, sin embargo, es de poca utilidad debido a su menor eficiencia.
Un estudio reciente, dirigido por el profesor Tae-Hyuk Kwon en la Escuela de Ciencias Naturales de UNIST, representa un gran paso hacia el desarrollo de una nueva generación de células solares que utilizan perovskitas sin plomo. Con sus prometedoras propiedades electrónicas, Se ha demostrado que el nuevo material de perovskita funciona como un regenerador de carga con células solares sensibilizadas con colorante. mejorando así tanto la eficiencia general como la estabilidad. Publicado en la edición de noviembre de 2018 de Materiales avanzados , Los hallazgos abrirán nuevas posibilidades para la aplicación de perovskitas sin plomo en células solares.
Entre las diversas alternativas al plomo, el equipo de investigación utilizó la perovskita doble ordenada por vacantes (Cs 2 SnI 6 ). A pesar de su perspectiva prometedora, los estados superficiales de Cs 2 SnI 6 y su función sigue siendo poco clara. Por lo tanto, Es necesario un estudio completo para aclarar estas características de Cs. 2 SnI 6 para el futuro diseño de Cs 2 SnI 6 -dispositivos basados en.
A través de este trabajo, el equipo examinó el mecanismo de transferencia de carga de Cs 2 SnI 6 con el objetivo de aclarar la función de su estado superficial. Para este propósito, Se desarrolló un sistema de tres electrodos para observar la transferencia de carga a través del estado superficial de Cs. 2 SnI 6 . También se utilizaron voltamperometría cíclica y análisis de Mott-Schottky para sondear el estado de superficie de Cs 2 SnI 6 , cuyo potencial está relacionado con su banda prohibida.
Arriba está el sistema de 3 electrodos para la observación de la transferencia de carga a través del estado de superficie de Cs2SnI6. Crédito:Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan
Su análisis demostró que el estado superficial de Cs 2 SnI 6 es altamente activo redox y puede cargarse / descargarse eficazmente en presencia de mediadores redox de yoduro. Además, la preparación de un sistema regenerador de carga basado en Cs 2 SnI 6 confirmó que la transferencia de carga se produjo a través del estado superficial de Cs 2 SnI 6 .
"En caso de Cs 2 SnI 6 , La transferencia de carga se produjo a través del estado superficial de Cs. 2 SnI 6 , "dice HyeonOh Shin en el Combined MS./Ph.D en Química en UNIST." Esto ayudará en el diseño de futuros dispositivos electrónicos y de energía, utilizando perovskitas sin Pb ".
Basado en esta estrategia, el equipo de investigación diseñó células solares híbridas, usando una Cs 2 SnI 6 Regenerador de carga basado en colorantes orgánicos para células solares sensibilizadas por colorantes (DSSC). Estas células solares generan corriente eléctrica en el proceso en el que el tinte orgánico oxidado vuelve a su estado original.
Crédito:Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología de Ulsan
"Debido a un alto volumen de cargas eléctricas en los tintes orgánicos que muestran una alta conectividad con el estado superficial de Cs 2 SnI 6 , se generaron más corriente eléctrica, "dice Byung-Man Kim en el Departamento de Química de UNIST, otro autor principal de este estudio. "Como consecuencia, Cs 2 SnI 6 muestra una transferencia de carga eficiente con un nivel aceptor de carga termodinámicamente favorable, logrando una mejora del 79% en la densidad de la fotocorriente en comparación con la de un electrolito líquido convencional ".
Este estudio ha atraído una atención considerable entre los investigadores, ya que examinó el mecanismo de transferencia de carga de Cs 2 SnI 6 con el objetivo de aclarar la función de su estado superficial. Sus resultados sugieren que el estado superficial de Cs 2 SnI 6 es la principal vía de transferencia de carga en presencia de un mediador redox y debe tenerse en cuenta en los diseños futuros de Cs 2 SnI 6 -dispositivos basados en.
