El equipo de investigación de NUST MISIS ha presentado una estructura mejorada de células solares de perovskita. Los científicos han modificado células solares basadas en perovskita utilizando MXenes, carburos de titanio bidimensionales delgados con alta conductividad eléctrica. Las células modificadas basadas en MXenes mostraron un rendimiento superior, con una eficiencia de conversión de energía superior al 19% (la referencia demostró el 17%) y una salida de potencia estabilizada mejorada con respecto a los dispositivos de referencia. Los resultados se han publicado en el Nano energía diario.

Las células solares de perovskita son una tecnología de energía alternativa prometedora en todo el mundo. Pueden imprimirse en impresoras especiales de inyección de tinta o troqueladoras con una cantidad mínima de procesos de vacío. Esto reduce el costo del dispositivo en comparación con la tecnología tradicional de células solares de silicio.

Sus otras ventajas son la flexibilidad (la célula solar se puede fabricar sobre sustratos de PET, un material común para las botellas de plástico) y la compacidad. Las células solares de perovskita se pueden montar en las paredes de edificios y superficies curvas de techos panorámicos de automóviles. recibir fuente de alimentación independiente.

El módulo de perovskita tiene una estructura de sándwich:hay un proceso de recolección de electrones entre las capas. Como resultado, la energía de la luz solar se convierte en energía eléctrica. Las capas son muy delgadas, de 10 a 50 nanómetros, y el "sándwich" en sí es más delgado que un cabello humano. La recolección de los portadores de carga en las células solares debe realizarse con pérdidas mínimas durante el transporte de electrones. La reducción de tales pérdidas en el dispositivo aumentará la potencia de la celda solar.

Un grupo científico de físicos de NUST MISIS y la Universidad de Tor Vergata (Roma, Italia) han demostrado experimentalmente que la adición de una pequeña cantidad de MXenes a base de carburo de titanio a las capas de perovskita que absorben la luz mejora el proceso de transporte electrónico y optimiza el rendimiento de la célula solar. El nombre — MXenes proviene del proceso de síntesis. El material se fabrica mediante grabado y exfoliación de los carburos metálicos atómicamente delgados prerrevestidos con aluminio (fases MAX:carburos y nitruros hexagonales en capas).

"En este trabajo, demostramos un papel útil del dopaje de MXenes tanto para la capa fotoactiva (perovskita) como para la capa de transporte de electrones (fullerenos) en la estructura de las células solares basadas en óxido de níquel, "dijo el coautor del artículo, un investigador del Laboratorio NUST MISIS de Energía Solar Avanzada, estudiante de posgrado Anastasia Yakusheva. "Por un lado, la adición de MXenes ayuda a alinear los niveles de energía en la interfaz perovskita / fullereno, y, por otra parte, ayuda a controlar la concentración de defectos en el dispositivo de película delgada, y mejora la colección de fotocorriente ".

Las células solares desarrolladas con el nuevo enfoque han mostrado características mejoradas con una eficiencia de conversión de energía superior al 19%. Esto es un 2% más en comparación con los dispositivos de referencia.

El enfoque propuesto por los desarrolladores se puede escalar fácilmente al formato de módulos y paneles de gran superficie. El dopaje con MXenes no cambia la secuencia de fabricación y se integra solo en la etapa inicial de preparación de la tinta sin cambios en la arquitectura del dispositivo.