Las celdas solares de perovskita (PSCs) han surgido como una tecnología muy prometedora en el campo de la energía renovable, ofreciendo altas eficiencias de conversión de potencia (PCEs) y bajos costos de fabricación. Sin embargo, su comercialización generalizada se ha visto obstaculizada por problemas relacionados con la estabilidad, particularmente su susceptibilidad a la degradación por humedad y calor. Abordar estos desafíos es crucial para desbloquear todo el potencial de las PSCs. En este contexto, los aditivos químicos innovadores están desempeñando un papel fundamental, y el 1,4-Fenilendiamina Dihidroioduro (PDAI) destaca como una solución particularmente eficaz.

El núcleo de la utilidad del PDAI radica en su capacidad para actuar como un agente de ingeniería de interfaces. Cuando se introduce en la arquitectura de la celda solar de perovskita, facilita el crecimiento in-situ de una capa de perovskita 2D en la interfaz entre el absorbedor primario de perovskita 3D y la capa de transporte de huecos (HTL), típicamente CuSCN. Esta colocación estratégica de una capa de perovskita 2D tiene profundos efectos positivos en el rendimiento general del dispositivo. Los informes científicos destacan que el uso de PDAI conduce a varias mejoras clave: tamaños de grano más grandes en la película de perovskita, límites de grano más compactos, una reducción en la densidad de defectos y, en consecuencia, una extracción de carga más eficiente. Estos factores contribuyen colectivamente a un impulso significativo en la PCE de las celdas solares.

Uno de los avances más emocionantes asociados con el PDAI es su contribución a las propiedades de auto-reparación de las PSCs. La naturaleza delicada de los materiales de perovskita significa que pueden ser susceptibles a daños menores por factores ambientales, especialmente la humedad. Las películas de perovskita tratadas con PDAI han demostrado una capacidad impresionante para repararse a sí mismas cuando se exponen a condiciones adversas y luego se devuelven a un entorno más favorable. Este mecanismo de auto-reparación se atribuye a la estructura molecular única del PDAI, específicamente la presencia de cationes diamonio y un anillo aromático. Estas características ayudan a estabilizar la red de perovskita, suprimen la migración iónica y forman una estructura más cohesiva que puede recuperarse de la degradación.

Además, los estudios indican que el PDAI mejora la estabilidad de las PSCs frente a la humedad y el estrés térmico. Al pasivar los límites de grano y los defectos superficiales, el PDAI crea una película más robusta que es menos propensa a la descomposición. Esta durabilidad mejorada es esencial para garantizar que las PSCs puedan soportar las condiciones de operación del mundo real y mantener su rendimiento durante períodos prolongados. La concentración óptima de PDAI se ha identificado como crítica, y la investigación sugiere que una cantidad específica maximiza estos beneficios sin introducir efectos adversos. Por ejemplo, concentraciones alrededor de 5 mg mL−1 han mostrado resultados óptimos, lo que lleva a PCEs de hasta el 16.10% y una resiliencia notable.

La integración del PDAI en la fabricación de celdas solares de perovskita representa un paso significativo hacia el desarrollo de soluciones de energía solar comercialmente viables y duraderas. Su capacidad para mejorar simultáneamente la eficiencia, mejorar la estabilidad e impartir capacidades de auto-reparación lo convierte en un aditivo valioso para la próxima generación de tecnologías fotovoltaicas. A medida que los investigadores continúan explorando todo el espectro de sus aplicaciones, el PDAI está preparado para desempeñar un papel instrumental en el avance de la energía sostenible.