Se pueden lograr ganancias de rendimiento considerables en las células solares en tándem de perovskita-silicio (como las que se muestran aquí) agregando una capa intermedia de fluoruro de magnesio. Crédito: © 2022 KAUST; Erkan Aydine
Una capa adicional de fluoruro metálico permite la separación de carga y mejora el rendimiento de las células solares en tándem de perovskita-silicio.
La inserción de una capa de fluoruro de metal en las células solares en tándem multicapa de perovskita y silicio puede bloquear la recombinación de carga y mejorar el rendimiento, según han descubierto investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah (KAUST).
Se espera que las células solares en tándem que combinan perovskita y subcélulas basadas en silicio en un solo dispositivo capturen y conviertan mejor la luz solar en electricidad que sus competidores convencionales de silicio de unión única. Y se supone que lo hacen a bajo precio. Sin embargo, cuando la luz solar incide sobre la subcélula de perovskita, los pares de electrones cargados positivamente resultantes y los huecos tienden a recombinarse en la interfaz entre la perovskita y la capa de transporte de electrones. Además, un desajuste entre los niveles de energía en esta interfaz dificulta la separación de electrones en la celda. Estos problemas juntos reducen el voltaje de circuito abierto de las celdas en tándem, o el voltaje operativo máximo, lo que limita el rendimiento del dispositivo.
Al agregar una capa de fluoruro de litio entre la perovskita y la capa de transporte de electrones, que generalmente incluye el fullereno que acepta electrones (C60), estos problemas de rendimiento se pueden resolver parcialmente. Sin embargo, los dispositivos se vuelven inestables porque las sales de litio se licúan y se difunden fácilmente a través de las superficies. El autor principal, Jiang Liu, un postdoctorado en el grupo de Stefaan De Wolf, dice: “Ninguno de los dispositivos pasó los protocolos de prueba estándar de la Comisión Electrotécnica Internacional, lo que nos llevó a crear una alternativa”.
Liu, De Wolf y colaboradores han investigado sistemáticamente el potencial de otros fluoruros metálicos, como el fluoruro de magnesio, como espaciadores de perovskita/C.60 interfaz de celda en tándem. Evaporaron térmicamente fluoruros metálicos en la capa de perovskita para formar una película uniforme ultrafina con espesor controlado antes de agregar C60 y componentes de contacto superior. Las capas intermedias también son muy transparentes y estables, de acuerdo con los requisitos de las células solares de pin inverso y shopify precios
La capa intermedia de fluoruro de magnesio promovió efectivamente la extracción de electrones de la capa activa de perovskita mientras desplazaba C60 de la superficie de perovskita. Esta recombinación de carga reducida en la interfaz. También mejoró el transporte de carga a través de la subcélula.
La celda solar en tándem resultante logró un aumento de 50 milivoltios en su voltaje de corriente abierta y una eficiencia de conversión de energía estabilizada certificada del 29,3%, una de las eficiencias más altas para las celdas en tándem de perovskita-silicio, dice Liu. .
“Teniendo en cuenta que la mejor eficiencia es del 26,7 % para las células de unión única basadas en silicio cristalino de consumo, esta tecnología innovadora podría generar ganancias de rendimiento significativas sin aumentar el costo de fabricación”, dijo Liu.
Para explorar más a fondo la aplicabilidad de esta tecnología, el equipo de investigación está desarrollando métodos escalables para producir células tándem de perovskita-silicio a escala industrial con áreas que superan los 200 centímetros cuadrados (31 pulgadas cuadradas). “También estamos desarrollando varias estrategias para obtener dispositivos tándem altamente estables que pasarán los protocolos críticos de estabilidad industrial”, dijo Liu.
Referencia: “Células solares en tándem de perovskita-silicio eficientes y estables que utilizan desplazamiento de contacto de MgFXpor Jiang Liu, Michele De Bastiani, Erkan Aydin, George T. Harrison, Yajun Gao, Rakesh R. Pradhan, Mathan K. Eswaran, Mukunda Mandal, Wenbo Yan, Akmaral Seitkhan, Maxime Babics, Anand S. Subbiah, Esma Ugur, 23 años junio 2022, La ciencia.
DOI: 10.1126/ciencia.abn8910
