Obtención de dispersiones coloidales de nanopartículas de TiO2 para su aplicación como capa transportadora de electrones en celdas solares de perovskita con estructura p-i-n (2022)
RESUMEN : El dióxido de titanio (TiO2) ha sido ampliamente aplicado como capa transportadora de electrones (ETL) en celdas solares de perovskita de arquitectura regular (n-i-p). Además, resulta atractivo incorporar este tipo de materiales en celdas solares invertidas (p-i-n) debido a la necesidad de reemplazar materiales orgánicos convencionales que se usan en las capas transportadoras de electrones. Sin embargo, hoy en día es un desafío incorporar TiO2 en celdas invertidas (p-i-n) debido al compromiso que existe entre el procesamiento de este material y la integridad de la perovskita al estar sometida a temperaturas superiores a los 450 °C requeridas para obtener una fase cristalina y electrónicamente deseable del TiO2. En el presente trabajo se propone el uso del método de síntesis de co-precipitación y de modificación superficial con ácido trifluoroacético para obtener nanopartículas de TiO2 de 4.696 nm con grupos CF3 coordinados en su superficie. Esto da lugar a dispersiones coloidales estables con las que es factible fabricar dispositivos a baja temperatura y tiempos de procesamiento cortos, obteniendo una ETL competitiva con la actual referencia. Es así como luego de fabricar celdas solares con este material, se alcanzó una eficiencia de conversión de energía (PCE) máxima del 9.04%, lo que representa alrededor del 55% de la eficiencia alcanzada con PCBM. Este resultado y los demás parámetros fotovoltaicos se logran al tener una capa compacta, delgada, uniforme y compatible con perovskita MAPbI3 que extrae efectivamente las cargas desde el material absorbedor.