"All-solid-state dye-sensitized solar cells with high efficiency". I. Chung, B. Lee, J. He, R. P. H. Chang, M. G. Kanatzidis. NATURE 485, 486 (2012). DOI: 10.1038/nature11067
Dye-sensitized solar cells based on titanium dioxide (TiO2)
are promising low-cost alternatives to conventional solid-state
photovoltaic devices based on materials such as Si, CdTe and CuIn1−xGaxSe2.
Despite offering relatively high conversion efficiencies for solar
energy, typical dye-sensitized solar cells suffer from durability
problems that result from their use of organic liquid electrolytes
containing the iodide/tri-iodide redox couple, which causes serious
problems such as electrode corrosion and electrolyte leakage.
Replacements for iodine-based liquid electrolytes have been extensively
studied, but the efficiencies of the resulting devices remain low. Here we show that the solution-processable p-type direct bandgap semiconductor CsSnI3
can be used for hole conduction in lieu of a liquid electrolyte. The
resulting solid-state dye-sensitized solar cells consist of CsSnI2.95F0.05 doped with SnF2, nanoporous TiO2
and the dye N719, and show conversion efficiencies of up to 10.2 per
cent (8.51 per cent with a mask). With a bandgap of 1.3 electronvolts,
CsSnI3 enhances visible light absorption on the red side of
the spectrum to outperform the typical dye-sensitized solar cells in
this spectral region.
Las celdas solares hecas con dióxido de titanio (TiO2) y sensibilizadas con colorantes orgánicos son una alternativa de bajo costo prometedora para los dispositivos fotovoltaicos de estado sólido convencionales, los cuales usualmente están hechos con materiales tales como Si, CdTe y CuIn1−xGaxSe2. A pesar de que ofrecen eficiencias de conversión de energía solar relativamente altas, las celdas solares que usualmente están sensibilizadas con colorantes orgánicos experimentan problemas de durabilidad, que provienen del uso de electrolitos orgánicos líquidos que contienen la pareja redox yoduro/tri-yoduro, y que causan problemas tan serios como la corrosión de los electrodos y las pérdidas de electrolitos. El reemplazo de los electrolitos líquidos basados en yoduro ha sido ampliamente estudiado, pero las eficiencias de los dispositivos resultantes suelen permanecer bajas. Aquí se muestra que una solucion hecha con el semiconductor tipo p de brecha de energía directa CsSnI3, puede ser usada para la conducción de huecos en lugar de un electrolito líquido. Las celdas solares de estado sólido sensibilizadas con colorantes orgánicos, así resultantes, consisten de CsSnI2.95F0.05 contaminado con SnF2, TiO2 nanoporoso y el colorante N719, y muestran eficiencias de conversión de hasta un 10.2 por ciento (8.51 por ciento con una máscara). Con una brecha de energía de 1.3 electronvolts, el CsSnI3 aumenta la absorción de luz visible en la región roja del espectro, con lo que supera, en esta región espectral, el desempeño típico de las celdas solares sensibilizadas con colorantes orgánicos.
No comments:
Post a Comment