La eficiencia de conversión de energía (PCE) de las células solares de perovskita de unión única (PSC) ha aumentado notablemente del 3,8% al 25,2% en solo una década. Dado que el rápido desarrollo de PCE se ha acercado al límite de su eficiencia teórica, La fabricación de células solares en tándem mediante la combinación de subcélulas con diferentes bandas prohibidas ofrece una vía para ir más allá de los límites de Shockley-Queisser de las células solares de unión única.

Los dispositivos en tándem utilizan diferentes partes del espectro solar utilizando subcélulas con diferentes bandgaps para reducir la pérdida térmica de los portadores fotogenerados. Debido a la banda prohibida sintonizable, alto coeficiente de absorción y bajo costo de fabricación, Las perovskitas de halogenuros metálicos son candidatos prometedores para dispositivos en tándem.

Sin embargo, la eficiencia de las células solares en tándem basadas en perovskita está limitada en gran medida por las células superiores de banda ancha que normalmente poseen un gran voltaje de circuito abierto (V _jefe ) pérdida. La severa recombinación de carga no radiativa en la interfaz entre la perovskita y la capa de transporte de huecos (HTL) es un factor clave que conduce a la gran V _jefe pérdida.

Recientemente, El grupo de investigación del Prof. Hairen Tan de la Universidad de Nanjing ha utilizado la molécula pequeña orgánica reticulada VNPB como HTL para células solares de perovskita de banda ancha. A V _jefe se obtuvo con éxito un aumento de casi 50 mV para las células solares de banda ancha con banda prohibida de 1,6 eV, 1,7 eV y 1,8 eV. En comparación con el dispositivo de control que utiliza HTL polimérico PTAA, las películas de perovskita depositadas sobre VNPB tienen mayor tamaño de grano y mejor cristalinidad. VNPB permite una extracción de carga más rápida y reduce la densidad de defectos en la interfaz HTL / perovskita.

El cálculo de la teoría funcional de la densidad (DFT) muestra que el contacto más cercano entre VNPB y perovskita aumenta la energía de formación del defecto y disminuye la densidad del defecto, reduciendo así eficazmente la recombinación no radiativa de portadores. Finalmente, los PCE de células solares en tándem de perovskita / perovskita y perovskita / silicio que utilizan VNPB como HTL alcanzan el 24,9% y el 25,4%, respectivamente.

Este trabajo muestra que las moléculas pequeñas reticulables son prometedoras para dispositivos fotovoltaicos en tándem de perovskita rentables y de alta eficiencia.