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El recubrimiento por pulverización mejora el rendimiento de la perovskita
Un nuevo enfoque de cristalización confinada está reduciendo la brecha de eficiencia entre los dispositivos de perovskita recubiertos por aerosol y a escala de laboratorio, ofreciendo una ruta escalable hacia películas de alto rendimiento en superficies grandes, curvas y complejas.
Investigadores del Instituto de Bioenergía y Tecnología de Bioprocesos de Qingdao (QIBEBT) han desarrollado una nueva estrategia de "cristalización confinada" que aumenta sustancialmente el rendimiento de los dispositivos de perovskita recubiertos por pulverización, acercándolos a eficiencias tradicionalmente logradas sólo con métodos de recubrimiento por rotación.El trabajo muestra que el enfoque produce un crecimiento de cristales más limpio, menores densidades de defectos y una fabricación escalable en superficies complejas.
El recubrimiento por pulverización es un método escalable y sin contacto muy adecuado para sustratos tridimensionales y de gran superficie, desde sistemas fotovoltaicos integrados en edificios hasta sistemas optoelectrónicos curvos, pero históricamente ha tenido un retraso en eficiencia debido a la cristalización incontrolada y a las altas densidades de defectos en las películas depositadas.Los disolventes convencionales se evaporan lenta y desigualmente en gotas, creando impurezas y estructuras de grano desordenadas que degradan el rendimiento del dispositivo.
El enfoque de cristalización confinada del equipo reestructura la vía de cristalización a nivel de gotas mediante la ingeniería de un sistema precursor localizado de alta concentración (LHC).Al agregar disolventes de ligandos débiles, el método restringe la difusión de componentes iónicos clave y mejora su interacción con complejos de yoduro de plomo.Esto suprime las fases intermedias no deseadas y las reacciones parásitas, lo que permite una prenucleación homogénea y la formación directa de cristales de perovskita de fase α altamente orientados a medida que se forma la película.
Uno de los principales beneficios técnicos de esta estrategia es una reducción significativa en las densidades de defectos en estado trampa hasta aproximadamente 10 ^ 14 cm⁻³, lo que produce películas con muchas menos pérdidas electrónicas.En combinación con optimizaciones del aprendizaje automático, el equipo informó una eficiencia de conversión de energía del 25,5 % (25,2 % certificado) para células solares de perovskita recubiertas por pulverización, así como minimódulos que superaban el 22,5 % de eficiencia.Estas cifras se aproximan a las de las células recubiertas por espín más modernas.
Más allá de la alta eficiencia, el proceso tolera una mayor humedad (alrededor del 80 %) durante la fabricación y permite la deposición sobre sustratos curvos no desarrollables con un rendimiento superior al 23 %, lo que destaca su potencial para aplicaciones de superficies complejas del mundo real.El control continuo del espesor, desde nanómetros a micrómetros, y la compatibilidad con geometrías estampadas y tridimensionales subrayan aún más la versatilidad del método.
En resumen, esta estrategia de cristalización confinada reduce la brecha de rendimiento entre el recubrimiento por pulverización escalable y las técnicas de laboratorio de precisión, al tiempo que amplía el ámbito de fabricación para dispositivos optoelectrónicos y fotovoltaicos de perovskita de próxima generación.