Un equipo de investigación chino ha desarrollado una nueva capa amortiguadora tipo sándwich que mejora el transporte y la eficiencia del portador en células solares en tándem semitransparentes de perovskita y silicio. Los minimódulos que incorporan esta capa lograron eficiencias superiores al 26 % y al mismo tiempo demostraron escalabilidad y estabilidad a largo plazo.
Un equipo de investigación liderado por el Academia China de CienciasEl Instituto de Física ha desarrollado una capa amortiguadora tipo sándwich para mejorar el rendimiento y la escalabilidad de células solares de perovskita semitransparentes basadas en CsPbI3 y células solares en tándem de cuatro terminales (4T).
La capa amortiguadora de MoOx/Ag/MoOx (MAM) consiste en una fina capa de plata (Ag) entre capas de óxido de molibdeno (MoOx) que puede actuar como capa de ventana de celda frontal en células solares CsPbI3 semitransparentes y células apiladas 4T.
Los científicos explican que, en comparación con las capas de MoOx convencionales, el MAM actúa como una capa amortiguadora eficaz al mejorar las capacidades de transporte y recolección de los portadores. El equipo atribuye esta mejora a la formación in situ de Ag2MoO4 en la estructura sándwich MAM.
Los científicos fabricaron un dispositivo CsPbI3 semitransparente con un área de apertura de 0,50 cm2 que incluía una capa de tampón MAM y una celda inferior TOPCon con pasivación de bordes. Este dispositivo demostró una eficiencia de conversión de energía del 18,86%. Una célula solar tándem 4T CsPbI3/TOPCon alcanzó entonces una eficiencia del 26,55%.
La escalabilidad de la capa amortiguadora MAM se probó construir minimódulos de perovskita CsPbI3 con una eficiencia del 16,67% y minimódulos en tándem 4T CsPbI3/TOPCon con una eficiencia del 26,41%, en un área de apertura de 6,62 cm2. El equipo de investigación comentó que esta es la primera demostración de minimódulo reportada para esta arquitectura.
También se probó la estabilidad del dispositivo: los minimódulos transparentes de perovskita CsPbI3 conservaron más del 93% del rendimiento inicial después de más de 1.000 horas de almacenamiento.
Los investigadores dicen que este trabajo establece una estrategia universal para capas de amortiguación con estructura sándwich MAM para CsPbI semitransparente3 Células solares de perovskita desde tamaños pequeños hasta grandes, que también son adecuadas para células solares en tándem.
«Este tipo de arquitectura escalable tipo sándwich no sólo amplía la flexibilidad del diseño de capas funcionales en perovskitas y células solares en tándem, sino que también ofrece un camino prometedor para una mayor mejora de la eficiencia», agregó.
Los académicos involucrados ahora trabajarán en la búsqueda de materiales transparentes y fotoestabilidad adecuados para unir los dos dispositivos en serie, en particular para módulos tándem de gran tamaño, considerando escenarios de aplicación práctica que controlen los costos. Esto incluye experimentar con alternativas a la plata, ya que es un metal relativamente costoso.
Sus hallazgos se presentan en el artículo de investigación «Diseño de una capa amortiguadora estructurada tipo sándwich MoOX/Ag/MoOX para minimódulos en tándem CsPbI3/TOPCon de cuatro terminales”, disponible en la revista Futuros de materiales.