Célula solar en tándem totalmente de perovskita con una eficiencia del 27,1% mediante enfriamiento gaseoso

Investigadores del NREL han fabricado una célula solar en tándem totalmente de perovskita con películas de perovskita que muestran una densidad de defectos reducida y alcanzan una eficiencia de conversión de potencia del 27,1%.

La nueva célula se basa en otra célula solar de perovskita invertida fabricada con estructura p-i-n, que fue presentada por el grupo de investigación en septiembre. Este dispositivo, según los científicos, fue capaz de conservar el 87% de su eficiencia original tras 2.400 horas de funcionamiento a 55 ºC.

Para la nueva célula, el grupo no utilizó un antisolvente para crear una película uniforme de perovskita y empleó en su lugar el temple gaseoso, que consiste en enfriar rápidamente las partes de un material a partir de la temperatura crítica para que se fortalezcan y endurezcan. Se suele utilizar para mantener las propiedades asociadas a una estructura cristalina o a una distribución de fases.

“El resultado solucionó el problema de la separación del bromo y el yodo, dando lugar a una película de perovskita con mejores propiedades estructurales y optoelectrónicas”, explicaron los científicos. “El proceso de amortiguación de gases, cuando se aplica a productos químicos de perovskita con alto contenido en bromo, fuerza a los cristales a crecer juntos, apretados de arriba abajo, de modo que se convierten en un único grano y reduce significativamente el número de defectos”.

Gracias a este método, los investigadores lograron una eficiencia del 20% para la capa de banda ancha, que también mostró estabilidad operativa, con menos del 5% de degradación a lo largo de 1.100 horas.

Cuando se conectó a una célula de perovskita inferior de 1,25 eV de banda estrecha, la capa de perovskita fue capaz de elevar la eficiencia global de la célula al 27,1% y su tensión de circuito abierto a 2,2 V.

“El método de templado con gas es una forma general de mejorar el rendimiento de las células solares de perovskita de banda ancha”, afirman los científicos.

Presentaron la tecnología de células en “Compositional texture engineering for highly stable wide-bandgap perovskite solar cells” (Ingeniería de textura composicional para células solares de perovskita de banda ancha altamente estables), publicado recientemente en Science.

“El nuevo método de crecimiento demostró el potencial de los dispositivos en tándem totalmente de perovskita de alto rendimiento e impulsó el desarrollo de otras arquitecturas en tándem basadas en perovskita, como las que incorporan silicio”, concluyeron.