Investigadores del Instituto de Investigación de Energía Solar de Singapur (SERIS) afirman haber alcanzado una eficiencia de conversión de energía récord del 26,4% para una célula solar tándem basada en una célula inferior de perovskita de banda ancha y un dispositivo superior orgánico de banda estrecha.
“La célula tándem recién diseñada alcanzó una eficiencia de conversión de energía del 27,5% en muestras de 0,05 cm² y del 26,7% en dispositivos de 1 cm², con el resultado del 26,4% certificado de forma independiente”, dijeron los científicos, sin revelar el nombre del organismo certificador. “Estos hallazgos marcan el rendimiento certificado más alto hasta la fecha entre células perovskita-orgánicas, perovskita-CIGS y células de perovskita de unión simple de tamaño comparable”.
El resultado fue posible gracias a un nuevo tipo de absorbedor orgánico en la célula inferior, que supuestamente aumenta “significativamente” la captura de fotones en el infrarrojo cercano (NIR) gracias a un aceptor asimétrico no fullerénico (NFA) conocido como P2EH-1V. Este utiliza un puente π conjugado unilateral para reducir la brecha óptica de la célula a 1,27 eV, manteniendo una disociación de excitones “ideal” y una nanomorfología, y asegurando la transferencia de huecos al donante de electrones PBDB-T-2F (PM6).
Gracias a este diseño, la célula orgánica pudo alcanzar una notable eficiencia de conversión de energía del 17,9% y una alta densidad de corriente de cortocircuito de 28,60 mA/cm². Utilizando espectroscopía ultrarrápida y análisis de física de dispositivos, el equipo de investigación encontró que el NFA permite la absorción profunda en la región NIR mientras mantiene una fuerza motriz suficiente para una separación eficiente de cargas y promueve un empaquetamiento molecular ordenado, logrando así la recolección de portadores de carga libres con una pérdida mínima de energía.
Los científicos utilizaron dos capas con un interconector de óxido conductor transparente (TCO) para conectar la célula orgánica con una célula superior de perovskita con un voltaje de circuito abierto de 1,37 V y un factor de llenado del 85,5%. “Estos avances resultan en células solares tándem perovskita-orgánicas que alcanzan una eficiencia récord del 26,7% (certificada en 26,4%) sobre un área de apertura superior a 1 cm²”, dijeron los científicos.
“Con eficiencias que se espera superen el 30%, estas películas flexibles son ideales para la producción roll-to-roll y la integración perfecta en sustratos curvos o de tela — piense en parches de salud autoalimentados que capturan la luz solar para alimentar sensores a bordo, o textiles inteligentes que monitorean biométricos sin necesidad de baterías voluminosas”, dijo el investigador de SERIS Hou Yi. “Gracias a su forma ligera y flexible, las células solares tándem perovskita-orgánicas son ideales para alimentar aplicaciones que funcionan directamente en dispositivos como drones, electrónica portátil, telas inteligentes y otros dispositivos habilitados para IA”.
El dispositivo fue descrito en el artículo “Efficient near-infrared harvesting in perovskite–organic tandem solar cells” (Recolección eficiente de luz infrarroja cercana en células solares en tándem de perovskita y materia orgánica), que fue publicado recientemente en la revista nature.
En diciembre, investigadores de la Universidad de Potsdam en Alemania y la Academia China de Ciencias dijeron que lograron una eficiencia del 25,7% para una célula solar tándem basada en la misma configuración.
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