Un equipo de investigación internacional ha dado un paso decisivo hacia la industrialización de las celdas solares de tándem de perovskita-silicio. Este avance es crucial, especialmente ahora que la eficiencia de las celdas solares de silicio se acerca a su límite físico. Los científicos han demostrado que es posible la pasivación de la celda superior de perovskita, integrándola con celdas de silicio texturizadas de gran tamaño piramidal, que son el estándar actual en la industria.
Detección y mejora de la eficiencia
Los investigadores han descubierto que la pasivación no solo afecta a la capa superior de perovskita, como sucede con las celdas de silicio; también influye en toda la capa de perovskita. Esto lleva a mejoras significativas en la eficiencia del dispositivo. Publicado en la revista Science, este trabajo proviene de la colaboración entre la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST), la Universidad de Friburgo y el Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE.
Las celdas solares de tándem de perovskita-silicio consisten en una celda superior de perovskita y una celda inferior de silicio. Representan un avance tecnológico significativo en el campo de la fotovoltaica, especialmente dado que el desarrollo de celdas solares de silicio se encuentra cerca de su máxima eficiencia, que es del 29.4% en la conversión de luz solar en electricidad. La producción a gran escala de estas celdas de tándem se vería beneficiada al utilizar celdas solares de silicio estándar para la celda inferior, ya que sus procesos de fabricación están bien establecidos.
Desafíos en la producción y su solución
Las celdas solares están texturizadas para aumentar su superficie y, por lo tanto, su eficiencia. Sin embargo, esta texturización también complica la deposición de la capa de perovskita. Hasta ahora, no se había logrado una pasivación de superficie de alta calidad en la celda superior de perovskita sobre una superficie piramidal. El Dr. Oussama Er-Raji, autor principal del estudio y científico en Fraunhofer ISE, declaró: “Hasta ahora, la pasivación efectiva no se había aprovechado completamente en celdas solares de tándem de perovskita-silicio texturizadas, ya que los éxitos anteriores se limitaban a arquitecturas planas. Sin embargo, ahora hemos logrado una excelente pasivación al depositar 1,3-diaminopropano dihidroioduro en la superficie desigual de la perovskita”.
Las celdas solares de tándem pasivadas lograron una eficiencia de conversión de hasta el 33.1%, con un voltaje de circuito abierto de 2.01 voltios. Además, los científicos observaron que la pasivación de la celda superior de perovskita mejoró la conductividad y, por ende, el factor de llenado de la celda. Esta mejora se atribuye a un efecto de campo profundo resultante de la pasivación.
Perspectivas futuras en la investigación
Mientras que en las celdas solares de silicio la pasivación actúa solo cerca de la superficie, en las celdas solares de perovskita, el tratamiento de superficie afecta a todo el absorbente, mejorando sus propiedades en el volumen. El Prof. Stefaan De Wolf, profesor de Ciencia de Materiales e Ingeniería y Física Aplicada en KAUST, comentó: “Esta comprensión proporciona una base sólida para toda futura investigación en este campo”.
El Prof. Stefan Glunz, profesor de Conversión de Energía Fotovoltaica en la Universidad de Friburgo y director de la División de Fotovoltaica en Fraunhofer ISE, añadió: “La pasivación de superficie de las celdas solares no es solo un rasgo deseable; es un potenciador esencial para su eficiencia y estabilidad”. Las conclusiones de los investigadores se basan en trabajos previos en el proyecto faro de Fraunhofer MaNiTU así como en los proyectos PrEsto y Perle.
Estos avances no solo prometen mejorar la eficiencia de las celdas solares, sino que también podrían revolucionar la producción industrial de la energía solar en un futuro próximo.
