Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang en Singapur y la Universidad de Grenoble Alpes en Francia han combinado una técnica de recubrimiento con matriz ranurada con enfriamiento por gas y calentamiento del sustrato para fabricar una celda solar de perovskita con un área activa de más de 0.09 cm.2 y una eficiencia de conversión de energía del 18%.
El temple con gas se utiliza principalmente en relación con el endurecimiento en hornos de vacío y el revestimiento con troquel de ranura es un proceso que ya se utiliza en varias industrias. La tinta se empuja a través de una ranura estrecha a medida que se mueve a través de un sustrato para formar una película continua. El calentamiento del sustrato se aplica comúnmente en el proceso de deposición por láser pulsado (PLD).
Estas técnicas, que los investigadores describieron como una "estrategia de cristalización sinérgica" combinada, se utilizaron para recubrir una película de perovskita sin metilamonio con un espesor de alrededor de 500 nm sobre un óxido de estaño dopado con flúor (FTO) sustrato de 10 × 10 cm2 sin el uso de disolventes o aditivos.
La tinta precursora de perovskita se preparó en una caja de guantes llena de nitrógeno mezclando yoduro de plomo (II) (PbI2) yoduro de formamidinio (FAI), bromuro de plomo (II) (PbBr2), o yoduro de cesio (Csi).
"La solución se mantuvo a 40 C bajo agitación durante la noche y se transfirió al sistema de tubos con ranura al día siguiente", dijeron los científicos. “Para la perovskita módulo fabricación, P2 el trazado se realizó con un CO2 láser con potencia ajustada para eliminar específicamente la perovskita y la capa de transporte de agujerossy un manual P3 El paso fue realizado por el enmascaramiento de cinta Kapton ".
La celda tiene un diseño 'ni-p' y está compuesta por óxido de estaño dopado con flúor (FTO) sustrato, un Estaño(IV) óxido (SnO2) capa, la película de perovskita, una capa hecha de oro (Au). También tiene una capa de bloqueo de orificios de espiro-OMeTAD, que se usa típicamente como material de transporte de orificios para células solares de tinte de estado sólido y dispositivos de perovskita.
La célula solar con revestimiento de matriz ranurada de mejor rendimiento mostró una eficiencia del 18.03%, unacircuito voltaje de 1024 mV, un factor de llenado del 78.6% y densidad de corriente de cortocircuito de 22.4 mA cm-2.
“La reproducibilidad del rendimiento del dispositivo se evaluó mediante la fabricación de 30 dispositivos del mismo sustrato”, dijeron los académicos, y agregaron que su eficiencia promedio fue del 16.35%.
Describieron la célula y el proceso de producción relacionado en "perovskita sin metilamonio recubierta con matriz ranurada solar células con un 18% de eficiencia ”, que se publicó recientemente en Materiales de energía solar y células solares.
"Este trabajo proporciona una idea de la ventana de procesamiento para el recubrimiento del menisco de perovskita y allana el camino hacia el procesamiento a gran escala de perovskitas sin MA ”, dijeron los investigadores.