Un grupo de científicos dirigido por la Universidad de Agricultura de Faisalabad, en Pakistán, ha propuesto mejorar la eficiencia de las células solares de perovskita añadiendo una capa tampón (BL, por sus iniciales en inglés) de telururo de cadmio (CdTe), que, según se informa, mejora la extracción de portadores de carga al tiempo que reduce los defectos del dispositivo.
Los investigadores explicaron que la presencia de una BL en una célula de perovskita ofrece una estructura porosa que ayuda a formar la capa superior de transporte de huecos (HTL), al tiempo que evita la fuga de aditivos corrosivos del material de la HTL. «La mejora en el desarrollo de la capa HTM no sólo favorece una transferencia de huecos y una conducción eficientes, sino que también restringe la recombinación de cargas», explicaron.
La elección del CdTe se debió a las hipótesis de que la naturaleza hidrofóbica del CdTe podría proteger el absorbedor de la humedad y la corrosión, y que su alta resistencia a los rayos UV podría minimizar la degradación inducida por estos rayos, mejorando la estabilidad de la célula.
Los científicos utilizaron el software de capacitancia de células solares SCAPS-1D, desarrollado por la Universidad de Gante, para simular la novedosa configuración de la célula. El dispositivo se basaba en un sustrato de vidrio, un óxido conductor transparente (TCO), una capa de transporte de electrones (ETL) de óxido de titanio (TiO2), un absorbedor de un material de perovskita conocido como CH3NH3SnI3, la capa tampón de CdTe, una HTL de yoduro de cobre(I) (Cul) y contactos metálicos posteriores.
El rendimiento de este dispositivo se simuló en condiciones de iluminación estándar y se comparó con el de un dispositivo de referencia sin capa tampón. La célula basada en CdTe alcanzó una eficiencia de conversión de potencia del 14,76%, una tensión de circuito abierto de 0,83 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 25,96 mA/cm2 y un factor de llenado del 68,42%. El dispositivo de referencia alcanzó una eficiencia del 11,09%, una tensión en circuito abierto de 0,69 V, una densidad de corriente en cortocircuito de 26,22 mA/cm2 y un factor de llenado del 61,46%.
Afinando aún más el grosor de la capa amortiguadora y mejorando la composición del material del absorbedor de perovskita y el ETL, los científicos pudieron mejorar significativamente la eficiencia de la célula durante la simulación. «Estos parámetros optimizados del dispositivo mostraron una mejora significativa del rendimiento del dispositivo con la capa de CdTe en la interfaz CuI/CH3NH3SnI3, lo que dio como resultado una eficiencia del 23,56% en comparación con el 11,09% sin la BL», explicaron.
El nuevo diseño de célula se presentó en el estudio «Interface engineering for improved performance of perovskite solar cells using CdTe buffer layer» (Ingeniería de interfaz para mejorar el rendimiento de las células solares de perovskita utilizando una capa intermedia de CdTe), publicado recientemente en Results in Engineering. «Los resultados demuestran que la incorporación de CdTe mejora significativamente la eficiencia de conversión de potencia del dispositivo n-i-p», concluyó el grupo.
En el equipo de investigación también participaron científicos del University College de Londres (Reino Unido) y de la Universidad Nacional de Malasia.
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