Técnicas para construir minipaneles solares de perovskita coevaporados térmicamente

Científicos del Instituto de Investigación Energética de la Universidad Tecnológica de Nanyang, en Singapur, han investigado cómo podría utilizarse la evaporación térmica (TE, por sus siglas en inglés) para fabricar mini módulos solares de perovskita. La TE es una técnica madura que se utiliza habitualmente en las industrias microelectrónica y optoelectrónica para fabricar diodos orgánicos emisores de luz (OLED), contactos metálicos y revestimientos de diversos materiales.

“Analizamos el uso de varias técnicas basadas en la evaporación para fabricar películas delgadas de haluros de perovskita”, explicó a pv magazine la investigadora Annalisa Bruno. “Éstas van desde la deposición relativamente sencilla de una sola fuente y la coevaporación de múltiples fuentes hasta la evaporación más compleja de múltiples pasos y los híbridos de evaporación térmica con reacción gaseosa y procesamiento de soluciones”.

Según ella, este enfoque combinado aprovecha las ventajas de ambos métodos. Pero señaló que también tiene algunas limitaciones, como una mayor complejidad y el uso de disolventes.

“Creemos que la evaporación térmica es el método de deposición de perovskita ideal para dar ese salto rápidamente, ya que es fácilmente escalable, no requiere disolventes peligrosos y ya está bien integrado en las actuales líneas de producción de optoelectrónica y microelectrónica”, afirmó Bruno.

Los investigadores señalaron que uno de los principales problemas de la coevaporación es la necesidad de optimizar exhaustivamente los parámetros de deposición de perovskitas con estequiometrías complejas, especialmente cuando se evaporan más de dos o tres precursores al mismo tiempo. También señalaron cómo el largo tiempo de deposición podría suponer una barrera para la producción comercial, ya que la mayoría de los estudios sobre estas técnicas tienden a descuidar esta cuestión.

En su revisión presentaban una serie de técnicas para fabricar tanto células solares de perovskita como minimódulos. Estos métodos incluyen la evaporación térmica en un solo paso, la evaporación térmica en varios pasos y la deposición híbrida en varios pasos.

“Sería deseable producir no sólo películas de perovskita evaporadas, sino también módulos totalmente evaporados utilizando las mismas líneas de fabricación”, afirma el grupo.

Entre las ventajas de este método se encuentran un alto grado de control del proceso, un grosor de la película controlable con precisión, una fácil adición secuencial de varias capas y la posibilidad de procesar el sustrato a baja temperatura. Los investigadores afirman que los métodos también podrían permitir una mejor purificación de los precursores durante la formación de la película, una excelente uniformidad espacial dentro de los lotes de dispositivos, una buena reproducibilidad a través de múltiples rondas de fabricación y un alto rendimiento de producción.

“Todo el proceso puede automatizarse y controlarse, lo que lo hace intrínsecamente atractivo para la fabricación a gran escala y de alto rendimiento”, afirman.

Describieron las técnicas de producción en “Thermal evaporation and hybrid deposition of perovskite solar cells and mini-modules” (Evaporación térmica y deposición híbrida de minicélulas y células solares de perovskita), publicado recientemente en Joule.

“Creemos que el futuro de la investigación en este campo debe buscar nuevas capas intermedias óptimas para los dispositivos con el fin de mejorar la calidad del material activo y la transparencia, pasivando los defectos mediante técnicas basadas en el vacío e impulsando la estabilidad operativa con el fin de maximizar y aprovechar todo el potencial de los dispositivos solares de perovskita evaporados térmicamente”, dijo Bruno.