Utilizaron capas bidimensionales y tridimensionales de perovskita en una configuración p-i-n invertida, mejorando la eficiencia al reducir las pérdidas energéticas.
Nueva célula solar de perovskita/silicio con recubrimiento de hoja demuestra una eficiencia del 31,2%
Un equipo de ingenieros y científicos de materiales de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología, en Arabia Saudita, en colaboración con un colega del Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, en Alemania, ha desarrollado una célula solar de perovskita/silicio con recubrimiento de hoja que ha alcanzado una eficiencia del 31,2% en pruebas experimentales.
Un avance significativo en la eficiencia de células solares
La investigación publicada en la revista Joule describe el proceso de diseño, construcción y pruebas de esta nueva célula solar. Anteriormente, se había demostrado que las tandems de perovskita y silicio podían mejorar la eficiencia de las células solares, alcanzando hasta un 30% de eficiencia en investigaciones previas. Sin embargo, este nuevo esfuerzo ha logrado optimizar aún más la eficiencia, gracias a un innovador enfoque en la combinación de materiales.
Innovación en la estructura de capas para mejorar la eficiencia y la estabilidad
Uno de los aspectos clave de este avance fue la incorporación de capas bidimensionales de perovskita en la base de la célula, utilizando una técnica de fabricación con tinta escalable. Esta modificación no solo buscaba incrementar la estabilidad de la célula, sino también mejorar los procesos de fabricación de las mismas, facilitando la implementación en una escala comercial.
La elección de la técnica de recubrimiento de hoja (blade coating) en lugar del recubrimiento por giro (spin coating) resultó estratégica para la escalabilidad de la tecnología. Esta técnica permitió depositar una capa tridimensional de perovskita sobre una capa bidimensional en una configuración invertida tipo p-i-n, lo que contribuyó a reducir las pérdidas de energía y mejorar la eficiencia del dispositivo.
Optimización del rendimiento mediante ajuste de películas y capas de transporte
Durante la fabricación, el equipo ajustó la película bidimensional antes de añadir la capa tridimensional, lo que ayudó a minimizar los desajustes energéticos en la parte inferior de las células. Este ajuste fue fundamental para reducir la pérdida de rendimiento en los dispositivos tipo p-i-n recubiertos.
Además, el equipo desarrolló un pequeño dispositivo estabilizador para el sustrato, compuesto de óxido de indio y estaño, lo que aportó mayor durabilidad. También se incluyó una capa de transporte de electrones a partir de la evaporación de fullereno de buckminster y óxido de estaño, y otras capas de óxido de indio y zinc, además de una capa de fluoruro de magnesio como antirreflector. Finalmente, se añadió un contacto de plata, completando la estructura de la célula.
Resultados y durabilidad bajo condiciones de exposición a la luz solar
Durante las pruebas, se descubrió que la célula era capaz de mantener el 80% de su eficiencia máxima por aproximadamente 1.700 horas cuando se exponía a condiciones normales de luz solar, lo cual representa una gran estabilidad en términos de rendimiento. Los investigadores señalaron que su diseño evidencia el potencial de mejoras de eficiencia mediante técnicas de impresión con tinta escalables, lo cual podría llevar a productos tanto estables como duraderos.
Relevancia para la industria y la sostenibilidad energética
Este desarrollo subraya el valor de las tecnologías escalables en energía solar, especialmente en un contexto donde la demanda de fuentes de energía renovable es cada vez mayor. La posibilidad de emplear técnicas de impresión con tinta y recubrimiento de hoja facilita un proceso de fabricación relativamente sencillo, lo cual representa una ventaja competitiva para la implementación de esta tecnología en el mercado.
Además, estos avances en células solares de alta eficiencia podrían contribuir de manera significativa a la reducción de la huella de carbono de los sistemas energéticos, promoviendo una transición hacia fuentes de energía más sostenibles.
Más información: www.sciencedirect.com
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