L'efficienza di conversione di potenza (PCE) delle celle solari a perovskite a giunzione singola (PSC) è aumentata notevolmente dal 3,8% al 25,2% in appena un decennio. Poiché il rapido sviluppo della PCE si è avvicinato al limite della sua efficienza teorica, fabbricare celle solari tandem combinando sottocelle con diversi bandgap offre una strada per andare oltre i limiti Shockley-Queisser delle celle solari a giunzione singola.

I dispositivi tandem utilizzano parti diverse degli spettri solari utilizzando sottocelle con diversi bandgap per ridurre la perdita termica dei vettori fotogenerati. A causa del bandgap sintonizzabile, alto coefficiente di assorbimento e basso costo di fabbricazione, le perovskiti ad alogenuri metallici sono candidati promettenti per dispositivi tandem.

Però, l'efficienza delle celle solari tandem a base di perovskite è in gran parte limitata dalle celle superiori a banda larga che tipicamente possiedono una grande tensione a circuito aperto (V _OC ) perdita. La grave ricombinazione di carica non radiativa all'interfaccia tra la perovskite e lo strato di trasporto del foro (HTL) è un fattore chiave che porta alla grande V _OC perdita.

Recentemente, Il gruppo di ricerca del Prof. Hairen Tan dell'Università di Nanchino ha utilizzato la piccola molecola organica reticolata VNPB come HTL per le celle solari a perovskite a banda larga. A V _OC un aumento di quasi 50 mV è stato ottenuto con successo per le celle solari a banda larga con bande proibite di 1,6 eV, 1,7 eV e 1,8 eV. Rispetto al dispositivo di controllo che utilizza HTL polimerico PTAA, i film di perovskite depositati su VNPB hanno granulometria maggiore e migliore cristallinità. VNPB consente un'estrazione di carica più rapida e riduce la densità dei difetti nell'interfaccia HTL/perovskite.

Il calcolo della teoria del funzionale della densità (DFT) mostra che il contatto più stretto tra VNPB e perovskite aumenta l'energia di formazione del difetto e diminuisce la densità del difetto, riducendo così efficacemente la ricombinazione non radiativa dei portatori. Finalmente, i PCE di celle solari tandem perovskite/perovskite e perovskite/silicio che utilizzano VNPB come HTL raggiungono il 24,9% e il 25,4%, rispettivamente.

Questo lavoro mostra che le piccole molecole reticolabili sono promettenti per dispositivi fotovoltaici tandem di perovskite ad alta efficienza ed economici.