Durable, Las células solares de perovskita de alto rendimiento también requieren duraderas, Capas transportadoras de carga de alto rendimiento. Los científicos han desarrollado el primer transportador de orificios orgánico que no necesita un dopante para lograr una alta movilidad y estabilidad de carga. Según el estudio publicado en la revista Angewandte Chemie , esta nueva capa transportadora de agujeros supera a los materiales de referencia y protege la célula orgánica de perovskita de la humedad del aire.

En células solares de perovskita, la capa de absorción de luz de perovskita está intercalada entre dos capas de transporte de carga, que recogen los huecos y electrones generados y los transportan a los electrodos. Estas capas de transporte de carga aumentan la eficiencia de conversión de energía de las celdas y son críticas para mantener la estabilidad del aire.

Los transportadores de agujeros de última generación consisten en un material orgánico llamado spiro-OMeTAD. Sin embargo, para promover una movilidad fluida del portador de carga, necesitan aditivos higroscópicos como dopantes, que reducen la estabilidad de las perovskitas en aire húmedo.

Yongzhen Wu y sus colegas de la Universidad de Ciencia y Tecnología del Este de China están explorando planos, aromático, compuestos que contienen nitrógeno llamados quinoxalinas como transportadores de huecos. Los científicos prepararon dos quinoxalinas novedosas que contenían otras entidades portadoras de azufre llamadas tiofenos. La idea era que los niveles de energía de las estructuras que contenían tiofeno coincidieran con los de la capa de perovskita y permitieran una extracción eficiente del agujero.

En una de las quinoxalinas, los tiofenos pudieron girar más o menos libremente, mientras que en el otro, los tiofenos se fusionaron y no pudieron rotar. Ambas quinoxalinas se formaron delgadas, películas cristalinas, que eran buenos extractores de agujeros, pero solo aquellos con los anillos de tiofeno fusionados también formaron capas cristalinas bien apiladas.

Los científicos observaron una eficiencia de conversión de energía de más del 21% para las células solares de perovskita que contienen el novedoso material transportador de agujeros. Estas células superaron a las células de referencia que contienen espiro-OMeTAD dopado.

Los autores también encontraron que los dispositivos fabricados con el nuevo material eran más duraderos que los que contenían los materiales de referencia dopados. Los dispositivos libres de dopantes "mantuvieron una apariencia oscura y brillante uniforme en 30 días, "escribieron los científicos, mientras que los dispositivos que contenían espiro-OMeTAD dopados "aparentemente se desvanecieron".

Las células solares de perovskita que contienen quinoxalina también resistieron el aire húmedo, mientras que el rendimiento de las celdas de referencia disminuyó rápidamente. Los investigadores concluyeron que el material novedoso no solo permite, extracción y transporte de agujeros, pero también protege la célula solar a base de perovskita de la humedad.