Célula solar de telururo de cadmio flexible con una eficiencia del 12,6 % mediante el método de despegue

Investigadores de la Universidad de Toledo en Estados Unidos han desarrollado una celda solar de CdTe flexible a través de un enfoque de despegue asistido por agua, que incluye un tratamiento adicional con cloruro de cadmio para la película de sulfuro de cadmio (CdS) de la celda .

“Estas son células solares livianas y flexibles que pueden instalarse especialmente en cualquier superficie curva o dispositivo eléctrico y, lo que es más importante, son buenas para aplicaciones espaciales”, dijo el investigador Sandip Singh a pv magazine.

Los científicos describieron el método de despegue asistido por agua como un proceso de fabricación de bajo costo que ofrece ventajas como una menor tensión en las películas de CdTe y la temperatura ambiente de operación. El enfoque de despegue consiste en diferentes técnicas de fotolitografía para crear un perfil fotorresistente que asegure la separación entre el revestimiento de película delgada en las áreas deseadas y no deseadas de un patrón dado. Incluye lavar la fotoprotección para dejar la película en el área estampada.

Utilizaron láminas de mica divididas como sustrato mediador para la célula solar y una capa amortiguadora de CdS con un espesor de 100 nm. También aplicaron un tratamiento con vapor de cloruro de cadmio (CdCl 2) a la película de sulfuro de cadmio (CdS) antes de la deposición de CdTe y un segundo tratamiento con CdCl 2 después de la deposición de CdTe.

“Se depositó una capa absorbente de CdTe de 3,5 μm mediante el método de sublimación en espacios cerrados con una temperatura de fuente de 580 C y una temperatura de sustrato de 520 C en un entorno con 1 por ciento de oxígeno y 99 por ciento de argón”, explicaron.

Los académicos secaron la película tratada con un chorro de nitrógeno y depositaron una capa transparente de óxido de óxido de indio y zinc (IZO) como contacto frontal.

“En este proceso, la hoja de mica sirve solo para hacer crecer películas de CdS y CdTe, después de que la hoja de mica de delaminación no sea parte de la celda solar”, dijeron.

Dijeron que el proceso da como resultado una mayor cristalinidad de las películas. Descubrieron que el tamaño de grano promedio de la película de CdS sin un tratamiento adicional con CdCl 2 es mucho más pequeño que con un tratamiento adicional con CdCl 2. Esto significa que la película de CdS tiene una mayor conductividad.

Probada en condiciones de iluminación estándar, la celda logró una eficiencia de conversión de energía del 12,60 por ciento, un voltaje de circuito abierto de 0,829 V , una densidad de corriente de cortocircuito de 23,64 mA/cm 2 y un factor de llenado del 64,30 por ciento. El grupo describió este valor de eficiencia como el más alto informado entre todas las células solares CdTe flexibles fabricadas mediante la técnica de despegue.

“El tratamiento adicional de CdCl2 en la capa de CdS mejora significativamente el voltaje de circuito abierto y el relleno, mientras que la mejora de la densidad de corriente de cortocircuito es insignificante”, dijeron los investigadores. Describieron la nueva tecnología de celdas en “Proceso de despegue asistido por agua para celdas solares CdTe flexibles “, que se publicó recientemente en ACS Publications.