La conversión fotovoltaica se considera la solución definitiva a la creciente demanda de energía, Sin embargo, las células solares tradicionales basadas en silicio son caras de producir, y la producción en sí implica un consumo energético intensivo. Células solares híbridas orgánicas-inorgánicas emergentes basadas en perovskita CH ₃ NUEVA HAMPSHIRE ₃ PbI ₃ , por otra parte, no solo son económicos de procesar sino también flexibles, y, por lo tanto, se persigue ampliamente como una de las tecnologías de conversión fotovoltaica de próxima generación más prometedoras.

Desde que se informó por primera vez en 2009, la eficiencia de conversión fotovoltaica de las células solares de perovskita ha aumentado espectacularmente del 3,81 por ciento al 22,1 por ciento en solo siete años, y este aumento sin precedentes ha impulsado la búsqueda mundial de nuevos récords de eficiencia. Sin embargo, en los últimos dos años, el ritmo de las ganancias de eficiencia de las células solares de perovskita se ha ralentizado considerablemente a pesar de la distancia del límite teórico proyectado del 31 por ciento. Por lo tanto, Los investigadores están explorando nuevas estrategias para mejorar aún más el rendimiento de las células solares de perovskita.

Las actuales células solares de perovskita están basadas en CH policristalino ₃ NUEVA HAMPSHIRE ₃ PbI ₃ Película (s, y, por lo tanto, inevitablemente tienen muchos defectos en los granos y los límites de los granos que afectan el rendimiento del dispositivo. Los investigadores han hecho esfuerzos para producir CH a granel ₃ NUEVA HAMPSHIRE ₃ PbI ₃ cristales que exhiben propiedades fotovoltaicas excepcionales, como una larga duración de difusión y vida útil de los portadores de carga fotogenerados, aunque la integración de cristal a granel en la arquitectura de la célula solar de perovskita ha resultado ser un desafío.

Ahora, un equipo de científicos chinos y estadounidenses dirigido por los Profs. Jiangyu Li y Jinjin Zhao han cultivado con éxito CH monocristalino ₃ NUEVA HAMPSHIRE ₃ PbI ₃ película directamente sobre sustrato recolector de electrones FTO / TiO2, como se muestra en la Fig. 1. Aprovecharon el gradiente de temperatura y el efecto capilar durante el proceso de crecimiento, permitiéndoles producir una película monocristalina de alta calidad estrechamente integrada en FTO / TiO2. Esto resulta crítico, como FTO / TiO2 es el sustrato colector de electrones más utilizado para las células solares de perovskita, simplificando la fabricación del dispositivo posterior.

En efecto, el CH monocristalino ₃ NUEVA HAMPSHIRE ₃ PbI ₃ La película muestra excelentes propiedades fotovoltaicas. Medido directamente sobre un sustrato de vidrio FTO con escasa extracción de electrones, la fotoluminiscencia resuelta en el tiempo tiene una vida útil del portador mucho más larga en el CH monocristalino ₃ NUEVA HAMPSHIRE ₃ PbI ₃ película en comparación con la película policristalina, como se ve en la Fig. 2 (a). Cuando se agrega una capa colectora de electrones de TiO2 al vidrio FTO, luego, la vida útil del portador de carga se reduce sustancialmente, gracias a la extracción eficiente de electrones en la interfaz TiO2 / perovskita. Como resultado, el dispositivo presenta una eficiencia de conversión fotovoltaica del 8,78 por ciento, el más alto registrado hasta la fecha para células solares de perovskita monocristalina. El equipo dice que el sistema tiene mucho margen de mejora, y con optimización continua de materiales y dispositivos, creen que las células solares de perovskita monocristalina rivalizarán con sus homólogas policristalinas en el futuro previsible.