Célula solar en tándem de perovskita TOPCon basada en monocapa autoensamblada alcanza una eficiencia del 31,1%

Investigadores en China han fabricado una célula solar en tándem de perovskita TOPCon con un dispositivo superior de perovskita que utiliza una monocapa autoensamblada destinada a mejorar la estabilidad de la célula. La célula tándem logró un alto factor de llenado y una eficiencia certificada del 30,9%.

mayo 23, 2025 Emiliano Bellini

Una célula solar de perovskita invertida construida por investigadores de la Universidad de Zhejiang.

Imagen: Universidad de Zhejiang

Un grupo de investigadores liderado por la Universidad de Zhejiang en China ha fabricado una célula solar tándem perovskita-TOPCon con una célula superior de perovskita invertida que utiliza una monocapa autoensamblada (SAM, por sus iniciales en inglés) que, según se informa, puede mejorar la estabilidad térmica de la célula

Las células de perovskita invertidas tienen una estructura de dispositivo conocida como “p-i-n”, en la que el contacto selectivo de huecos p está en la parte inferior de la capa intrínseca de perovskita i, con la capa de transporte de electrones n en la parte superior. Las células convencionales de perovskita haluro tienen la misma estructura pero invertida: una disposición “n-i-p”. En la arquitectura n-i-p, la célula solar se ilumina a través del lado de la capa de transporte de electrones (ETL); en la estructura p-i-n, se ilumina a través de la superficie de la capa de transporte de huecos (HTL).

Los científicos explicaron que la densidad de electrones dentro de las SAM puede modularse para desplazar la energética interfacial entre la SAM y la capa de perovskita, lo que resulta en un “enfoque más versátil y controlado” para optimizar la alineación energética en la célula solar de perovskita, teniendo además una influencia “insignificante” en la estabilidad de fase de la película de perovskita de banda prohibida ancha.

El equipo construyó la célula superior de perovskita con una capa de óxido de indio y estaño (ITO), la SAM, una capa de óxido de níquel (NiO), un absorbedor de perovskita con una banda prohibida de 1,68 eV, una capa de fluoruro de litio (LiF), una capa de transporte de electrones (ETL) basada en fulereno (C60) y óxido de estaño (SnO2), un contacto trasero transparente de óxido de indio y zinc (IZO), y un contacto metálico de plata (Ag).

Probada bajo condiciones estándar de iluminación, se encontró que la célula superior de perovskita tenía una eficiencia de conversión de potencia del 22,8%, un voltaje de circuito abierto de 1,24 V y un “alto” factor de llenado del 84,3%. También se observó que mantenía más del 99% de la eficiencia inicial tras 400 h de seguimiento del punto de máxima potencia a 60 °C.

Utilizando esta célula, los investigadores construyeron un dispositivo tándem de 1 cm² que incluye una célula solar TOPCon estándar como dispositivo inferior.

Esta célula alcanzó una eficiencia interna medida del 31,1% y una eficiencia certificada del 30,9%, con la verificación del resultado por parte del Centro Nacional de Inspección y Pruebas de Calidad de Productos Fotovoltaicos del Instituto de Inspección de Calidad de Productos de Chengdu.

También logró un voltaje de circuito abierto de 1,88 V, una corriente de cortocircuito de 20,0 mA cm−2 y un “alto” factor de llenado del 82,6%.

Los investigadores afirmaron que estas cifras demuestran la fiabilidad y el potencial de aplicación de la estrategia de modificación por efecto inductivo para células solares de perovskita de banda prohibida ancha.

“Los resultados resaltan la posibilidad del diseño racional de SAMs aprovechando el efecto inductivo para lograr una energética interfacial favorable con perovskitas de banda prohibida ancha”, enfatizaron. “Creemos que esta estrategia es prometedora para contribuir a la comercialización de células solares de perovskita y tándem perovskita-TOPCon”.

El novedoso concepto de célula fue presentado en el artículo “Inductive effects in molecular contacts enable wide-bandgap perovskite cells for efficient perovskite/TOPCon tandems” (Los efectos inductivos en los contactos moleculares permiten células de perovskita de banda ancha para tándems de perovskita/TOPCon eficientes), publicado recientemente en nature communications.

En julio, otros investigadores de la Universidad de Zhejiang en China anunciaron haber desarrollado por primera vez una célula solar de perovskita invertida basada en un material de perovskita híbrida de alta entropía que, según se informa, mejora la estabilidad del dispositivo al tiempo que proporciona excelentes niveles de eficiencia.

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