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El misterio de la capacitancia negativa en células solares de perovskita resuelto.

2019-04-08

A punto de competir con las células solares de película delgada actuales, las células solares de perovskita parecen incorporar una célula solar ideal: altamente eficiente y de bajo costo, si no existiera el problema de una estabilidad débil a largo plazo, lo que sigue siendo un desafío. Relacionados con esto hay los fenómenos peculiares que ocurren en los materiales y dispositivos de perovskita, donde los procesos microscópicos muy lentos pueden proporcionarles una especie de "efecto memoria".

Por ejemplo, medir la eficiencia de una célula solar de perovskita puede depender de cosas como cuánto tiempo se ilumina el dispositivo antes de la medición o cómo se aplicó el voltaje. Hace unos años, este efecto, conocido como histéresis de voltaje de corriente, dio lugar a disputas sobre cómo determinar con precisión la eficiencia de las perovskitas. Otro ejemplo de estos procesos oscuros es la recuperación (parcial) de una célula solar previamente degradada durante el ciclo diurno y nocturno.

Tales efectos son preocupantes cuando se mide el rendimiento de las células solares en función de la frecuencia, que es una medida típica para caracterizar estos dispositivos con más detalle (espectroscopia de impedancia). conducen a señales grandes a bajas frecuencias (hz a mhz) y a valores de capacitancia gigantes para (mf / cm2), incluidos valores negativos extraños "no físicos" que aún son un enigma para la comunidad de investigadores.

Ahora, los ingenieros químicos del laboratorio de anders hagfeldt en epfl han resuelto el misterio. liderados por wolfgang tress, un científico en el laboratorio de hagfeldt, encontraron que las grandes capacitancias de perovskita no son capacitancias clásicas en el sentido de almacenamiento de carga, sino que aparecen como capacitancias debido al lento tiempo de respuesta de las células.

Los investigadores muestran esto mediante mediciones en el dominio del tiempo y con diferentes tasas de exploración de voltaje. Encuentran que el origen de la capacitancia aparente es una modificación lenta de la corriente que pasa por el contacto de las células solares, que está regulada por una acumulación lenta de carga iónica móvil. Una corriente que aumenta lentamente aparece como una capacitancia negativa en los espectros de impedancia.

El trabajo arroja luz sobre la interacción entre el efecto fotovoltaico en estos dispositivos y la conductividad iónica de los materiales de perovskita. Obtener tal comprensión en profundidad contribuye a la tarea de crear células solares de perovskita estables y adaptadas.

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