Células solares translúcidas de perovskita-perovskita en tándem para BIPV

Un grupo de científicos dirigido por el Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) ha desarrollado una nueva forma de fabricar células fotovoltaicas de perovskita translúcida con micropatrones que podrían utilizarse en módulos solares en tándem destinados a aplicaciones de fotovoltaica integrada en edificios (BIPV).

“Aunque los dispositivos multiunión de perovskita translúcida se han considerado y reconocido como una vía prometedora hacia la fotovoltaica transparente de color neutro de alta eficiencia, aún no se ha explorado la tolerancia de las complejas pilas de perovskita en tándem frente al extenso trazado con láser”, afirma el grupo de investigación.

Los investigadores señalaron que las células han proporcionado hasta ahora niveles decentes de eficiencia de conversión de potencia, manteniendo al mismo tiempo una alta transmitancia media visible (AVT). Para fabricar una célula solar de perovskita con arquitectura n-i-p y un área activa de 0,105 cm2, utilizaron un sistema de trazado láser hecho a medida. El dispositivo se basa en un sustrato de óxido de indio y estaño (ITO), una capa de transporte de huecos de carbazol (2PACz), una capa de transporte de electrones de buckminsterfullereno (C60), un absorbedor de triyoduro de metilamonio y plomo (CH3NH3PbI3), una capa amortiguadora de batocuproína (BCP) y un contacto metálico de oro (Au).

Aumentaron el área de la célula en un factor de 40 a 4 cm2 para alcanzar un AVT del 30%. Combinaron cuatro de estas células en un minimódulo con una superficie de 20 mm x 4 mm. “Las interconexiones monolíticas en serie se fabrican mediante trazado láser de las líneas P1-P2-P3 establecidas”, explican.

El minipanel tiene una eficiencia del 9,0% con un AVT del 32%, una tensión de circuito abierto de 5,5 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 11,1 mA cm2 y un factor de llenado del 74%.

El grupo también construyó una célula solar en tándem de dos terminales (2T) de perovskita-perovskita que alcanzó una eficiencia de conversión de potencia de hasta el 17,7% con una AVT del 12%. También alcanzó una tensión de circuito abierto de 1,95 V, una corriente de cortocircuito de 11,9 mA cm2 y un factor de llenado del 77%.

“Tras su posterior ampliación, un minimódulo translúcido en tándem con un área de apertura de 12,25 cm2, una arquitectura de dispositivo similar y fabricado mediante métodos de deposición totalmente escalables ofrece una prometedora eficiencia del 10,3% con un AVT del 15% mientras se realizan nuevas optimizaciones”, afirman. Según los científicos, se trata de las células solares en tándem de perovskita translúcida de mejor rendimiento fabricadas hasta la fecha a nivel de investigación.

“Los dispositivos demuestran con éxito el buen rendimiento eléctrico, así como la impresión óptica uniforme de los gradientes de transmitancia implementados, gracias a la versátil fotovoltaica translúcida trazada con láser”, afirman.

Describieron la tecnología de las células en “Translucent perovskite photovoltaics for building integration”, publicado recientemente en Royal Society of Chemistry.