Las células solares de perovskita han surgido como una alternativa prometedora frente a las células solares de silicio convencionales, que, aunque efectivas, presentan ciertas limitaciones en cuanto a costo y flexibilidad. Estas células de perovskita son dispositivos de película delgada, construidos con capas de materiales que se pueden imprimir o recubrir a partir de tintas líquidas o depositar al vacío. Esto las hace no solo más económicas, sino también más versátiles en cuanto a diseño y fabricación.
La demanda de energía limpia impulsa la adopción de células solares
En un contexto donde la necesidad de energía limpia es cada vez más acuciante, las células solares se han convertido en una pieza clave en la transición hacia fuentes de energía renovable. Sin embargo, las células solares de silicio, a pesar de su popularidad, presentan desventajas, como costos elevados y rigidez estructural. Las células solares de perovskita, en contraste, no solo ofrecen una mayor eficiencia en la conversión de energía, sino que también permiten mayor flexibilidad en su diseño, lo que las hace ideales para aplicaciones en superficies no tradicionales y dispositivos portátiles.
Innovación en la tecnología fotovoltaica: células solares de perovskita bifaciales sin capa de transporte de electrones
Recientemente, investigadores en India han propuesto un nuevo diseño de células solares de perovskita bifaciales sin capa de transporte de electrones (ETL, por sus siglas en inglés). Este innovador enfoque promete una eficiencia de conversión de energía superior al 27%, superando significativamente a muchas tecnologías fotovoltaicas actuales. Las células solares bifaciales permiten capturar luz solar por ambos lados del dispositivo, lo que aumenta la cantidad de energía que pueden generar.
Optimización de las células solares sin ETL mediante simulaciones avanzadas
El estudio, publicado en la revista Next Energy, fue llevado a cabo por investigadores del Instituto Indio de Tecnología y el Instituto Nacional de Tecnología. En su investigación, optimizaron estas células solares sin ETL mediante simulaciones utilizando el paquete SCAPS-1D. Durante las pruebas, seleccionaron cuidadosamente el electrodo transparente frontal (FTE), la capa de transporte de huecos (HTL) y el electrodo transparente trasero (RTE) para lograr una configuración óptima del dispositivo.
Mejoras estructurales y de alineación de bandas
Una de las claves para la mejora de la eficiencia en estas células solares radica en la estructura de pozo potencial en la interfaz FTE/perovskita, la cual está asociada con un pequeño desfase en la banda de conducción (CBO). Este diseño ayuda a mejorar la eficiencia de conversión de energía al reducir la recombinación de electrones y huecos, un proceso que generalmente disminuye el rendimiento del dispositivo.
Además, los investigadores destacaron que el uso de un electrodo trasero transparente de tres capas compuesto por NiO/Ag/NiO (NAN) proporciona una mejor alineación de bandas con la capa de transporte de huecos. Esta estructura mejora significativamente la transportación de carga, lo que se traduce en un rendimiento superior del dispositivo.
Impacto de los defectos interfaciales y afinidad electrónica
Otro aspecto crucial que afecta el rendimiento de las células solares es el grosor de la capa de defectos interfaciales tanto en la interfaz FTE/perovskita como en la interfaz perovskita/HTL. Un control preciso de estos defectos es esencial para minimizar las pérdidas y optimizar la eficiencia del dispositivo.
Asimismo, la afinidad electrónica del electrodo trasero juega un papel fundamental en la alineación de bandas en la interfaz RTE/HTL, influyendo directamente en el rendimiento global de la célula solar.
Versatilidad de las células solares de perovskita en la captura de la luz solar
Las células solares de perovskita son especialmente versátiles, ya que pueden ajustarse para responder a diferentes colores del espectro solar mediante cambios en la composición del material. Esta capacidad de adaptación permite que se utilicen en una amplia variedad de aplicaciones, desde la integración en edificios hasta su uso en dispositivos móviles y otras tecnologías emergentes.
La innovación continua en el diseño y la fabricación de células solares de perovskita bifaciales sin capa de transporte de electrones representa un avance significativo en la tecnología fotovoltaica, con el potencial de ofrecer soluciones energéticas más eficientes y adaptables a las necesidades del futuro. Con una eficiencia que supera el 27%, estas células solares podrían desempeñar un papel crucial en la transición hacia un mundo más sostenible y con menor dependencia de los combustibles fósiles.
Vía www.energy.gov
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