Investigadores del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (Fraunhofer ISE) y del Centro Fraunhofer de Silicio-Fotovoltaica (CSP) han fabricado una célula solar en tándem de silicio perovskita de dos terminales basada en una capa de óxido conductor transparente optimizada electroópticamente que sirve como contacto frontal.
“La capa consiste en una pila de óxido de indio y estaño (ITO)”, explicó a pv magazine Özde Kabakli, autor correspondiente de la investigación. “Se trata de una fina capa intermedia de ITO altamente dopado entre la capa tampón de estaño SnOx y el ITO moderadamente dopado. Con la pila de ITO se puede conseguir tanto una gran transparencia como conductividad. Los ajustes ópticos aumentan principalmente la densidad de corriente de cortocircuito y la eficiencia de los tándems”.
Los académicos mejoraron la calidad de la película de ITO ajustando con precisión el caudal de oxígeno durante el proceso de sputtering, que se llevó a cabo con una densidad de potencia de 0,4 W/cm2, una temperatura de la cámara de 50 ºC y argón como gas de sputtering. El déficit de oxígeno de la capa se combinó con un dopado moderado.
Construyeron la célula en tándem con un sustrato ITO, la capa tampón SnOx, una capa de transporte de electrones de buckminsterfullereno (C60), una capa de perovskita, una capa interfacial hecha de polímero PFN, una capa de transporte de huecos (HTL) hecha de politriarilamina (PTAA), la pila ITO, una capa de silicio tipo p, otra capa ITO y un contacto metálico de plata (Ag).
“La célula solar de fondo de silicio tiene una parte frontal plana y una textura piramidal aleatoria en la parte trasera”, explicaron. “La capa de ITO se cambia entre dos grupos manteniendo el resto de la pila igual”.
Probada en condiciones de iluminación estándar, la célula solar alcanzó una eficiencia de conversión de potencia del 25,6% y un factor de llenado de hasta el 76%. “La mejora de las propiedades electroópticas de las capas de ITO optimizadas da como resultado una buena combinación de resistencia moderada de la lámina y baja absorbancia”, subraya el equipo alemán.
La tecnología de células se presentó en el artículo “Minimizing electro-optical losses of ITO layers for monolithic perovskite silicon tandem solar cells” (Minimización de las pérdidas electroópticas de las capas de ITO para células solares monolíticas en tándem de silicio perovskita), publicado en Solar Energy Materials and Solar Cells. De cara al futuro, los científicos afirman que quieren aplicar el método propuesto de múltiples capas a dispositivos en tándem de silicio perovskita totalmente texturizados.
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