La empresa alemana de equipos fotovoltaicos Coatema Coating Machinery afirma que sus soluciones de procesamiento rollo a rollo abarcan desde el laboratorio o el piloto hasta la escala de producción.

Proveedor de equipos de fabricación Maquinaria de recubrimiento Coatema ha lanzado una línea de productos rollo a rollo para tecnologías flexibles orgánicas, de perovskita y de células solares sensibilizadas por colorantes (DSSC).

Los productos de la empresa alemana admiten anchos de banda de trabajo de hasta 1.000 mm, así como una herramienta más pequeña para ajustes hoja a hoja.

El mayor de esta línea de productos fotovoltaicos rollo a rollo es Click&Coat, un modelo con anchos de banda de trabajo de 300 mm, 500 mm y 1.000 mm. Está diseñado para personalizarse con más de 30 módulos de proceso diferentes, incluidos secadores, laminadores, procesos láser, corte y equipos de control de calidad.

Sólo para el recubrimiento, hay más de 20 módulos disponibles, incluidos huecograbado, rasqueta, recubrimiento por ranura, pantalla rotativa, recubrimiento de cortina y serigrafía. En cuanto al secado, la empresa ofrece otras opciones, como aire caliente, infrarrojos, reticulación UV y secado por chorro.

El equipo está en uso en el Organización de Investigación Científica e Industrial del Commonwealth (CSIRO) en Australia, según Thomas Kolbusch, director de marketing y tecnología de Coatema. Otro ejemplo es Tecnologías de Electrónica Orgánica (OET) en Grecia, donde el fabricante de OPV está desarrollando soluciones para los mercados de agrovoltaica, automoción y materiales de construcción.

OET participa en un proyecto de la Unión Europea conocido como Flex2Energy, cuyo objetivo es integrar sistemas de control de calidad y trazado láser en línea dentro del proceso rollo a rollo, para su uso en una línea de ensamblaje de módulos automatizados construidos por una empresa española de maquinaria. Asamblea Mondragón.

Otros clientes de la industria fotovoltaica se encuentran en Brasil, América del Norte y Europa. «Estamos viendo que los fabricantes de perovskita y fotovoltaica orgánica están comenzando a fabricar productos para aplicaciones de Internet de las cosas sin baterías, por ejemplo», dijo Kolbusch. revistapv

De cara al futuro, Kolbusch ve oportunidades de mercado en la agrovoltaica. “En Grecia, España y Alemania existe interés por parte de las agencias gubernamentales en las aplicaciones de invernadero debido al beneficio de ahorro de espacio y al potencial para producir alimentos y energía con la misma infraestructura. Existe un enorme potencial para agregar grandes volúmenes de capacidad solar en áreas donde hay muchos invernaderos”, afirmó.

La energía fotovoltaica flexible tiene características que le dan una ventaja competitiva en comparación con la energía fotovoltaica convencional para su uso en invernaderos. “Es más liviano, de menor costo, más fácil de instalar y de mantener limpio. También produce electricidad durante más horas al día, arrancando y deteniéndose más tarde que la energía solar convencional”, afirmó Kolbusch.

Coatema también dispone de dos sistemas rollo a rollo más pequeños: el Easycoater para impresión hoja a hoja en tamaños estándar A4 y A0, y el Smartcoater con anchos de banda de hasta 300 mm, adecuado para laboratorio o pequeña producción piloto.

Coatema, fundada en 1974, diseña y produce equipos hoja a hoja y rollo a rollo para recubrimiento, impresión y laminación. Tiene productos para la fabricación de baterías, energía solar fotovoltaica, dispositivos médicos, pilas de combustible, hidrógeno verde y electrónica impresa.

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Al regular el crecimiento secundario del yoduro de plomo, un grupo internacional de científicos ha construido una célula solar de perovskita con baja recombinación no radiativa y baja densidad de estado de defecto. Según se informa, el dispositivo mostró una estabilidad superior en las pruebas de estabilidad térmica y de humedad en comparación con las celdas de referencia.

Un equipo de investigación internacional ha fabricado una célula solar de perovskita que, según se informa, muestra una menor recombinación no radiativa y una menor densidad de estado de defecto.

«Nuestro estudio presenta una innovadora estrategia de crecimiento secundario de yoduro de plomo (PbI2) y regulación de la pila π-π que mejora la eficiencia fotovoltaica y la estabilidad de las células solares de perovskita», dijo el autor principal de la investigación, Mojtaba Abdi-Jalebi. revistapv. «Al promover la nucleación y cristalización controlada de PbI2 utilizando 4-fluorobenilamida (FBA), logramos películas de perovskita de alta calidad con granos grandes y estados de defectos minimizados, aumentando la eficiencia celular del 22,06% al 23,62%».

Las interacciones de apilamiento π – π consisten en una interacción no covalente no destructiva utilizada en la química y la biología molecular modernas. Ofrece ventajas como una fuerte fuerza de unión, un proceso de fabricación no destructivo y un funcionamiento sencillo.

«A través del apilamiento π-π y las interacciones de enlaces de hidrógeno entre FBA y la estructura de yoduro de plomo (Pb-I), estabilizamos significativamente el esqueleto de PbI6, abordando la pérdida de yodo, un factor clave en la degradación de las células solares de perovskita», dijo Abdi-Jalebi. «Este enfoque no sólo mejora la resiliencia de la estructura de Pb-I bajo estrés térmico y lumínico, sino que también logra una notable retención del 96% de la eficiencia inicial durante 1.300 horas, avanzando el camino hacia células solares de perovskita estables y comercialmente. viables».

El grupo utilizó una película porosa de PbI2 con baja energía libre de Gibbs y alta cristalinidad para construir un absorbente de perovskita de grano grande y con pocos defectos. el La energía libre de Gibbs es la energía disponible de una sustancia que puede utilizarse en una transformación o reacción química.

Esquema de la celda solar.

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Esquema de la celda solar.

Imagen: University College London Malet Place

La celda se construyó con un sustrato hecho de óxido de indio y estaño (ITO), una capa de transporte de electrones (ETL) hecha de óxido de estaño (SnO2), el absorbente de perovskita, una capa de transporte de huecos (HTL) basado en espiro-OMeTAD, un espaciador basado Éster metílico del ácido fenil-C61-butírico (PCBM) y un contacto metálico de plata (Ag).

Probado en condiciones de iluminación estándar, el dispositivo logró una eficiencia de conversión de energía del 23,62 %, un voltaje de circuito abierto de 1,17 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 26,19 mA/cm2 y un factor de llenado del 77,24 %. Una celda de referencia construida sin el tratamiento FBA logró una eficiencia del 22,07 %, un voltaje de circuito abierto de 1,15 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 25,19 mA/cm2 y un factor de llenado del 76, 47 %.

La celda también pudo conservar el 77% de su eficiencia después de 1000 h de exposición al aire, en comparación con el 58% del dispositivo de referencia.

«La celda de perovskita objetivo mostró una estabilidad superior tanto en las pruebas de humedad como de estabilidad térmica», explicó el grupo de investigación. «La regulación del crecimiento de la cristalización de PbI2 en el método de deposición secuencial fue crucial para optimizar el crecimiento posterior de los cristales de perovskita».

El nuevo concepto de célula se presentó en el estudio “Crecimiento secundario de yoduro de plomo y regulación de la pila π-π para células solares de perovskita secuenciales con una eficiencia del 23,62%”, publicado en el Revista de ingenieria quimica.

El equipo de investigación estaba compuesto por científicos de China. Universidad del Petróleo del Suroeste, Universidad de Chongqingy el University College London Malet Place en el Reino Unido.

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Aunque los defectos locales en la perovskita a base de cloruro y yoduro son difíciles de evitar debido a la migración de iones, un grupo de científicos ha encontrado ahora una manera de pasivarlos. Utilizaron diferentes combinaciones de cloruro de 4-clorobencilamonio y bromuro de 4-clorobencilamonio encima de la capa de transporte de agujeros y alcanzaron una mejora de hasta el 15 % en la eficiencia.

Investigadores de Australia Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) Sídney han introducido una nueva estrategia de pasivación de defectos para la perovskita a base de cloruro y yoduro. El autor correspondiente Ashraful Hossain Howlader dijo revistapv que el nuevo enfoque mejora la eficiencia de la celda en aproximadamente un 15%, en comparación con una muestra de control, al mismo tiempo que la hace más estable ambientalmente.

«A pesar de las prometedoras propiedades optoelectrónicas, es un hecho que la migración de iones es inevitable en las células solares de perovskita a base de cloruro y yoduro debido a un desajuste de radio entre el cloro y el yodo», explicaron Howlader y su equipo en el artículo. «Pueden producirse defectos locales como vacantes atómicas o acumulación de átomos debido a la migración de iones en una película delgada de perovskita a base de cloruro y yoduro».

La capa de perovskita activa en cuestión está hecha de 60% de formamidiunio (FA) y 40% de metilamonio (MA), con 10% de cloro (Cl) y 90% de yodo (I) utilizados como concentraciones de haluro, para una Fórmula final de FA0.6MA0. .4PbI2.7Cl0.3.

Debajo de la capa activa, hay una capa de transporte de electrones (ETL) de óxido de estaño (SnoO2) depositada sobre óxido de indio y estaño (ITO) que funciona como electrodo frontal. Se deposita una capa de transporte de huecos (HTL) encima del absorbente a base de un material de perovskita conocido como 2,2′,7,7′-Tetrakis-(N,N-di-4-metoxifenilamino)-9,9 ′- espirobifluoreno. Se utilizó Spiro-OMeTAD para la capa de transporte de huecos (HTL) y se depositó plata (Ag) como electrodo posterior.

“De nuestro publicación anteriorencontramos un fenómeno único de autoformación de tes(II) cloruro (SnCl2) entre la interfaz de perovskita cloruro-yoduro y cloruro de estaño (II) (SnO2) ETL”, explicaron los académicos. “Durante el proceso de autoformación, los iones Sn2+ de ETL y los iones Cl- de perovskita migran hacia la interfaz enterrada. Al mismo tiempo, encontramos que los iones migran hacia la interfaz opuesta. A partir de este fenómeno, es obvio que la mayor parte de la película delgada de perovskita de cloruro y yoduro carece de iones Cl- e I-. Por lo tanto, necesitamos pasivar la mayor parte de la película delgada de perovskita de cloruro y yoduro con halógenos. Al mismo tiempo, también necesitamos pasivar la interfaz perovskita/HTL”.

(a) Curvas características de densidad de corriente-voltaje (b) Eficiencia cuántica externa (EQE) de las muestras

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(a) Curvas características de densidad de corriente-voltaje (b) Eficiencia cuántica externa (EQE) de las muestras

Imagen: UNSW Sydney, Energía Solar, CC BY 4.0

Para resolver este problema de creación de defectos, el grupo depositó dos pasivadores conocidos como cloruro de 4-clorobencilamonio (Cl) y bromuro de 4-clorobencilamonio (Br) encima del HTL. Probaron tres combinaciones de los dos: 50% Cl y 50% Br; 75 % Cl y 25 % Br; y 100 % Cl y 0 % Br – en la estructura celular mencionada anteriormente y en comparación con un control sin ningún pasivador.

Se descubrió que el 75 % Cl y el 25 % Br eran los de mejor rendimiento, con una eficiencia de conversión de energía (PCE) del 21 % en la celda campeona, en comparación con el 18,31 % de la celda de control. La celda de 75 % Cl y 25 % Br mostró un voltaje de circuito abierto (Voc) de 1,12 V, una densidad de corriente de cortocircuito (Jsc) de 25,69 mA/cm2 y un factor de llenado (FF) de 72,78 %. La celda controlada funcionó con 1,06 V, 24,37 mA/cm2 y 70,91%, respectivamente.

El PCE de la celda campeona con 50% Cl y 50% Br fue del 19,81%, mientras que fue del 19,23% en el caso de 100% Cl y 0% Br. El primero tenía un Voc de 1,12 V, un Jsc de 24,61 mA/cm2 y un FF de 71,80%, mientras que el segundo tenía 1,07 V, 24,67 mA/cm2 y 72,65%. , respectivamente.

“Cuando comparamos la estabilidad entre dos de nuestras células (control y campeona), las muestras se prueban sin encapsulación. Descubrimos que el PCE de la celda de control puede retener alrededor del 78% y la celda campeona alrededor del 88% de sus eficiencias iniciales después de aproximadamente 672 horas”, añadió el grupo científico. «Esto se debe a los cationes orgánicos voluminosos en la interfaz de perovskita/HTL, que protege la humedad».

Los resultados fueron presentados en “Defectos de pasivación en celda solar de perovskita de yoduro de cloruro con haluros de clorobencilamonio”, publicado en energia solar.

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