Investigadores alemanes aumentan el voltaje de circuito abierto de las células solares de perovskita a 1,26 voltios

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Un grupo de científicos del Instituto Jülich de Investigación de Energía y Clima de Alemania (IEK-5) han elevado el voltaje de circuito abierto de las células solares de perovskita a un registro de 1.26 V.

Los investigadores dicen que el valor del circuito abierto es la clave para mejorar la eficiencia de la celda, ya que muestra cuántos portadores de carga eléctrica están presentes en la celda cuando la luz cae sobre ella, y por lo tanto es directamente proporcional al rendimiento alcanzable.

Los científicos también dicen que el voltaje es interesante porque muestra la cantidad de energía que se pierde en la célula a través de los procesos de recombinación, que se producen cuando los transportadores de carga en las células solares retroceden desde un estado excitado a un estado normal. El tiempo que los portadores de carga móviles permanecen en un estado excitado depende, entre otras cosas, de los materiales e interfaces utilizados, que pueden desarrollarse utilizando diferentes técnicas de fabricación.

La energía mínima requerida para la excitación de los electrones, la brecha de banda, también tiene un efecto sobre el voltaje de circuito abierto, pero generalmente no aumenta la eficiencia. Por lo tanto, los voltajes de circuito abierto siempre deben compararse con el intervalo de banda del semiconductor. A intervalos de banda más altos, el voltaje del circuito abierto aumenta, pero se absorberán menos fotones.

Según el equipo del IEK-5, el voltaje máximo de circuito abierto anterior de las células solares de perovskita con el intervalo de banda más comúnmente utilizado (1,6 electrón V) era de 1,21 V. El máximo teórico se encuentra en el intervalo de banda actualmente utilizado de 1,32 V.

Los científicos del IEK-5 han demostrado que el estrés alcanzable no está, en principio, limitado por los materiales de contacto de ambos lados. En términos de recombinación, la calidad de las capas e interfaces en las células es similar a la de las células hechas de silicio y arseniuro de galio, que solo puede producirse usando métodos extremadamente complejos a altas temperaturas.

Eso significa que, según el equipo de investigación, la energía fotovoltaica y la optoelectrónica imprimibles tienen el potencial de realizar dispositivos tan eficientes como los de los materiales semiconductores convencionales. Sin embargo, la producción comercial aún está muy lejos, ya que la generación actual de células solares de perovskita tiene problemas considerables con la estabilidad a largo plazo.

Autora: Petra Hannen