Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado un novedoso diseño de células solares bicapa invertidas totalmente perovskitas. El diseño incorpora heterouniones bicapa con diferentes materiales de perovskita, lo que permite mejorar la absorción en múltiples regiones del espectro luminoso.
Utilizaron un absorbedor superior basado en un tipo de perovskita de haluro de plomo conocido como yoduro de plomo metilamonio (MAPbI3) y un absorbedor inferior hecho de un material de perovskita conocido como FA0,5MA0,5Pb0,5Sn0,5I3. Los dos absorbedores tienen unas bandas de energía de 1,55 eV y 1,25 eV, respectivamente.
Los investigadores también utilizaron el software de capacitancia de células solares SCAPS-1D, una herramienta de simulación de células solares de película fina desarrollada por la Universidad de Gante (Bélgica), para simular varios diseños de células.
“Variando los parámetros de las capas absorbentes y la función de trabajo de los contactos, se ha conseguido mejorar el rendimiento del dispositivo propuesto”, explican los investigadores. “Además, se ilustra que la temperatura de la célula desempeña un papel significativo en la funcionalidad de esta célula bicapa”.
Según los investigadores, el grosor de las dos capas influye significativamente en el rendimiento de la célula bicapa, y el grosor de la capa absorbente de banda ancha debe ser menor que el de la capa de banda estrecha.
“El mejor grosor para MAPbI3 y FA0,5MA0,5Pb0,5Sn0,5I3 es de 100 nm y 600 nm, respectivamente”, afirman.
Los científicos diseñaron la célula solar con un sustrato de óxido de estaño dopado con flúor (FTO), un material transportador de huecos (HTM) basado en PEDOT:PSS, los dos absorbedores, un aceptor de electrones de éster metílico del ácido fenil-C61-butírico (PCBM) y un contacto metálico de aluminio (Al).
Mediante una serie de simulaciones realizadas en condiciones de iluminación estándar, el grupo de investigación descubrió que la célula podía alcanzar una eficiencia de conversión de energía del 24,83%, una tensión de circuito abierto de 0,9 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 34,76 mA/cm2 y un factor de llenado del 79,4%.
Los científicos presentaron la nueva tecnología celular en “Performance analyses of highly efficient inverted all-perovskite bilayer solar cell” (Análisis del rendimiento de una célula solar bicapa invertida de perovskita de alta eficiencia), publicado recientemente en Scientific Reports. El grupo de investigación está formado por académicos de la Universidad de Tabriz (Irán) y la Universidad de Bilkent (Turquía).
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