Investigadores de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill y la Universidad Estatal de Arizona diseñaron una célula solar en tándem de perovskita-silicio de gran superficie con un área abierta de 24 centímetros cuadrados y lograron una eficiencia en estado estacionario del 25,1%.

Curva corriente-tensión de un micromódulo de perovskita con un área de poro de 42,9 centímetros cuadrados, imagen: Universidad de Carolina del Norte Church Hill

El equipo se propuso superar el problema de la derivación, un problema común cuando la tecnología solar de perovskita pasó de células de área pequeña a áreas grandes. Las "derivaciones" en las células fotovoltaicas crean vías alternativas para la carga generada por la energía solar, lo que resulta en una pérdida de eficiencia. La reducción de la resistencia de derivación está asociada con muchas formas de degradación y falla del módulo, incluida la degradación causada por puntos calientes y potenciales.

Los científicos construyeron una celda en tándem de 24 centímetros cuadrados con una capa intermedia de fluoruro de litio (LiF) colocada entre una capa de transporte de huecos (HTL) hecha de politriarilamina (PTAA) y una capa absorbente de perovskita de banda ancha (WBG). Se informa que esta capa intermedia es clave para mejorar el contacto físico en la interfaz enterrada y mitigar las derivaciones, con capas de perovskita de PTAA y WBG recubiertas por raspadores.

"Los contactos de interfaz subóptimos con una gran cantidad de huecos pueden servir como vía de clasificación", afirman los científicos en su trabajo. "El descubrimiento de que las capas intermedias de LiF pueden evitar la formación de huecos interfaciales es una de las posibles razones para reducir las derivaciones laminadas".

Los investigadores depositaron otras capas de la celda en tándem mediante pulverización catódica (PVD), evaporación térmica (TE) y deposición de capas atómicas (ALD). También probaron tres configuraciones diferentes de células solares inferiores.

Probada en condiciones de iluminación estándar, la eficiencia de la celda en tándem de 24 centímetros cuadrados fue del 25,2 %, el voltaje de circuito abierto (Voc) fue de 1,89 V, la densidad de corriente de cortocircuito (Jsc) fue de 18,1 mA/cm2 y el factor de llenado (FF) fue 0,736.

"Hasta donde sabemos, este es uno de los dispositivos tándem de dos terminales más efectivos reportados en la literatura, con un área de más de 10 centímetros cuadrados", dijeron los investigadores.

"El método desarrollado aquí es valioso para desarrollar células en tándem de perovskita-silicio eficientes, reproducibles y a gran escala", dijeron los científicos.