Perovskita dopada con Mn2+ (PEA)2PbBr4 con gran desplazamiento de Stokes para concentradores solares luminiscentes eficientes

GONG Mengmeng ,  

SHI Hui ,  

ZHANG Rui ,  

JIN Pengyu ,  

XIE Zijie ,  

HE Yudong ,  

JIANG Zhaoyi ,  

QIN Zhenxing ,  

ZHANG Yufei ,  

SONG Kai ,  

REN Weijie ,  

摘要

Los concentradores solares luminiscentes (LSC) han recibido mucha atención debido a su potencial en la integración fotovoltaica de gran área en edificios. Para lograr un LSC eficiente, se debe superar la pérdida por reabsorción mientras se mantiene una alta eficiencia cuántica de fotoluminiscencia (PLQY) y una absorción espectral amplia. Los materiales híbridos perovskitas bidimensionales orgánico-inorgánicos (como (PEA)2PbBr4, PEA+=C8H12N+) muestran perspectivas de aplicación en dispositivos optoelectrónicos de bajo costo, y la estrategia de dopaje permite un control independiente de la absorción y emisión de luz, lo cual es crucial para los LSC. Sin embargo, el pequeño desplazamiento de Stokes inherente en las perovskitas 2D conduce a pérdidas severas por reabsorción, lo que limita la eficiencia de los LSC. En este estudio, se preparó con éxito la perovskita 2D dopada con Mn2+ Mn:(PEA)2PbBr4 mediante un método sólido a alta temperatura, se examinaron sus propiedades ópticas y se investigó el rendimiento del dispositivo cuando se aplica en LSC. Los resultados muestran que el dopaje con Mn2+ indujo un desplazamiento de Stokes de hasta 310 nm (pico de absorción ~300 nm, pico de emisión ~610 nm). Esta perovskita se incorporó en una matriz de polidimetilsiloxano (PDMS) con diferentes fracciones en masa (0,15%~0,75%) para formar películas delgadas. Las pruebas de rendimiento optoelectrónico mostraron que la película Mn:(PEA)2PbBr4@PDMS al 0,60% exhibió el mejor desempeño, con una eficiencia óptica externa (ηopt) del 7,57% y una eficiencia máxima de conversión de energía (PCE) del 1,246% bajo iluminación estándar AM1.5G.

关键词

Mn:(PEA)2PbBr4; concentrador solar; fotovoltaico; energía solar; perovskita bidimensional

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