Desarrollan una célula solar de germanio heterounida con una eficiencia del 8,6%

Investigadores de la Universidad de la Ciudad de Tokio han fabricado una célula solar de heterounión de germanio (Ge) con una superficie de un centímetro cuadrado, lo que, según afirman, constituye el nivel más alto jamás alcanzado por esta tecnología hasta la fecha.

“La célula solar de heterounión de Ge se desarrolló como la célula inferior de la célula solar de triple unión”, declaró el investigador Makoto Konagai a pv magazine. “La investigación aplicada concreta es un tema de futuro. Podría utilizarse como detector en la región infrarroja o como dispositivo emisor de luz en la región infrarroja”.

Uno de los mayores problemas de las células solares de Ge es limpiar las obleas de Ge de impurezas y reducir su reflectancia.

“En el caso de las obleas de Ge, a diferencia del silicio, no se conoce ningún método sencillo de grabado de texturas para reducir la reflectancia de la superficie”, explican los científicos.

Teniendo esto en cuenta, construyeron la célula con una capa antirreflectante de fluoruro de magnesio (MgF2) y un sustrato de óxido de indio y estaño (ITO) de 80 nanómetros con propiedades antirreflectantes. Afirmaron que las dos capas conseguían aumentar la corriente de cortocircuito de la célula.

Los investigadores también utilizaron una capa de pasivación basada en silicio amorfo hidrogenado dopado de tipo n (n-a-Si:H), una oblea de Ge dopado con p de 317 μm de grosor que se sometió a un tratamiento con ácido fluorhídrico (HF) y ácido clorhídrico (HCl), una capa amortiguadora hecha de a-Si:H, otro sustrato ITO y un contacto metálico de plata (Ag).

“En las células solares de heterounión de Ge, el tratamiento superficial de las obleas y la pasivación de la interfaz n-a-Si:H / p-Ge son muy importantes”, explican, y señalan que los tratamientos con HF y HCl son clave para aumentar la tensión de circuito abierto. “Además, al aumentar el grosor de la capa de i-a-Si:H sobre el sustrato de baja resistividad, las características de la célula solar tendieron a mejorar en todos los parámetros”.

Probaron la célula solar de Ge en condiciones de iluminación estándar. Alcanzó una eficiencia del 8,6%, una tensión de circuito abierto de 291 mV, una corriente de cortocircuito de 45,0 mA/cm2 y un factor de llenado de 0,656.

“En la actualidad, las obleas de Ge son caras, así que aún no hemos llegado a la fase de discutir el coste”, afirma Konagai. “Como el coste de fabricación es alto, es crucial aumentar la eficiencia de conversión para reducir el coste de generación de energía”.