Un grupo de investigadores de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST) de Arabia Saudí y del Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) de Alemania han fabricado una célula solar en tándem de perovskita-silicio que, según se informa, consigue una extracción de carga y una pasivación de la interfaz eficientes.
«Los tándems de perovskita y silicio han demostrado de forma convincente su potencial de alto rendimiento, y muchos grupos ya han logrado eficiencias superiores al 30%», declaró a pv magazine el autor principal de la investigación, Stefaan De Wolf. «Sin embargo, trasladar estos resultados de un entorno a escala de laboratorio a técnicas relevantes para la industria requiere atención, especialmente para las técnicas de procesamiento en solución. Aquí demostramos eficiencias certificadas superiores al 31% utilizando perovskitas recubiertas de láminas. Los dispositivos presentan mejores prestaciones gracias a la pasivación de los contactos mediante perovskitas 2D».
En el estudio «Efficient blade-coated perovskite/silicon tandems via interface engineering» (Tándems eficientes de perovskita/silicio con revestimiento de láminas mediante ingeniería de interfaz), publicado recientemente en Joule, los investigadores explican que utilizaron el revestimiento de láminas en lugar del revestimiento por espín, ya que este último presenta problemas de escalabilidad debido a su rendimiento limitado. Se utilizó, en concreto, para depositar la perovskita 3D sobre una capa de perovskita 2D en el dispositivo superior de perovskita, que tenía una configuración de dispositivo invertido p-i-n.
«Ajustando la dimensionalidad objetivo (n) de la película de perovskita 2D, que se hace antes de la perovskita 3D, minimizamos el desajuste del nivel de energía en la interfaz inferior, conseguimos una extracción de huecos eficiente y reducimos las pérdidas de rendimiento en nuestros dispositivos p-i-n recubiertos de láminas», explicaron los científicos, señalando que esta configuración ayudó al dispositivo de perovskita superior a conseguir una eficiencia de conversión de potencia del 22,6%, un voltaje en circuito abierto de 1,23 V y un factor de llenado (FF) del 82%.
Con este dispositivo, el grupo de investigación construyó un dispositivo en tándem encapsulado de 1 cm2 basado en un sustrato de óxido de indio y estaño (ITO), varias capas de silicio amorfo (a-Si), un absorbedor de silicio cristalino, un contacto posterior transparente de óxido de indio y zinc (IZO), la capa de perovskita 2D, la capa de perovskita 3D recubierta de láminas, una capa de yoduro de p-fenilendiaminio (PDAI), una capa de transporte de electrones (ETL) de buckminsterfullereno (C60) evaporado térmicamente, una capa de óxido de estaño (SnO2), otra capa de IZO, un recubrimiento antirreflectante a base de fluoruro de magnesio (MgF2) y un contacto metálico de plata (Ag).
Probada en condiciones de iluminación estándar, esta célula en tándem también demostró que puede conservar en torno al 80% de su eficiencia inicial durante 1.700 h bajo 1 sol. «Nuestra estrategia global, con una composición robusta de perovskita y una interfaz 2D inferior, permitió certificar por primera vez en la literatura tándems recubiertos de láminas, con una eficiencia del 31,2% medida en el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE)», declararon los científicos.
KAUST anunció en agosto que logró una eficiencia del 33,7% para un dispositivo en tándem de perovskita-silicio utilizando un nuevo aditivo de perovskita conocido como tetrahidrotriazinio. En 2021, HZB anunció que había fabricado una célula en tándem de perovskita y silicio con una eficiencia del 29,80%, lo que en su momento supuso un récord mundial para esta arquitectura de célula.
El dispositivo en tándem más eficiente hasta la fecha es una célula con una eficiencia del 34,6% presentada por el fabricante chino Longi en septiembre.
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