Una célula solar orgánica basada en óxido de estaño alcanza una eficiencia del 17,26% y un factor de llenado del 79%

Share

Un grupo de científicos de la Universidad de Groningen (Países Bajos) ha fabricado una célula solar orgánica basada en una capa de transporte de electrones (ETL) de óxido de estaño (SnO2) que, según se informa, permite al dispositivo alcanzar un notable factor de llenado del 79%.

En la actualidad, las células solares orgánicas van a la zaga de sus competidoras inorgánicas, ya que producen menos corriente, tienen mayores pérdidas de tensión en circuito abierto y presentan un factor de llenado inferior, que en estos dispositivos fotovoltaicos no suele superar el 80%.

Los investigadores explicaron que el SnO2 es una alternativa prometedora al óxido de zinc (ZnO) para los ETL utilizados en fotovoltaica orgánica, ya que sus niveles de energía son adecuados para una captación eficiente de electrones. “En comparación con el ZnO, el SnO2 ofrece mayores movilidades de electrones y una transparencia superior a la luz visible y ultravioleta”, afirmaron, señalando que el ZnO, sin embargo, es más fotorreactivo que el SnO2.

El grupo holandés utilizó la deposición de capas atómicas (ALD) para depositar la película delgada de SnO2, lo que, en su opinión, evita ajustar su superficie mediante pasos de fabricación adicionales.

“Además, se pueden depositar capas compactas a temperaturas relativamente bajas (por debajo de 100 C), con la posibilidad de ajustar con precisión las propiedades eléctricas y ópticas del material”, explican, y añaden que el proceso de deposición muestra un equilibrio entre la transparencia del material, que es mayor a temperaturas más bajas, y la conductividad eléctrica, que mejora al aumentar la temperatura de deposición.

Los académicos construyeron la célula con un sustrato de vidrio y óxido de indio y estaño (ITO), el ETL basado en SnO2, una capa activa orgánica, una capa de óxido de molibdeno (MoOx) y un contacto metálico de aluminio (Al). El absorbedor orgánico estaba formado por dos mezclas diferentes de donante-aceptor que actuaban como capas activas. La primera se compone de dos polímeros conocidos como TPD-3F e IT-4F, y la otra de dos polímeros conocidos como PM6 y L8-BO.

La célula solar construida con PM6 y L8-BO consiguió el mejor rendimiento de todos los dispositivos probados, alcanzando una eficiencia de conversión de potencia del 17,26%, una tensión de circuito abierto de 0,872 V, una corriente de cortocircuito de 25,55 mA cm-2 y un factor de llenado del 79,0%. En comparación, una célula de referencia construida con un ETL basado en ZnO alcanzó una eficiencia del 16,03%, una tensión de circuito abierto de 0,878 V, una corriente de cortocircuito de 25,10 mA cm-2 y un factor de llenado del 74,0%.

“Ambos valores son los más elevados registrados hasta la fecha para las OSC con estructura invertida y SnO2 como ETL”, afirman los científicos refiriéndose a la eficiencia de la célula y al factor de llenado, respectivamente.

Presentaron la célula en el artículo “Outstanding Fill Factor in Inverted Organic Solar Cells with SnO2 by Atomic Layer Deposition” (Factor de llenado excepcional en células solares orgánicas invertidas con SnO2 mediante deposición de capas atómicas), publicado recientemente en Advanced Materials.

“Nuestro objetivo era conseguir células solares orgánicas más eficientes y utilizar métodos que fueran escalables”, afirma García Romero. La eficiencia se acerca al récord actual de células solares orgánicas, que se sitúa en torno al 19%”, concluye el equipo de investigación.

Este contenido está protegido por derechos de autor y no se puede reutilizar. Si desea cooperar con nosotros y desea reutilizar parte de nuestro contenido, contacte: editors@pv-magazine.com.

Popular content

Financiación para las dos fases de Oasis de Atacama, en Chile, el mayor proyecto de baterías del mundo
11 julio 2024 Grenergy, productor independiente de energía (IPP) con sede en Madrid, ha alcanzado el cierre financiero de las dos primeras fases de su proyecto híbr...