Fraunhofer ISE desarrolla un proceso de deposición al vacío para células solares en tándem de perovskita y silicio

Investigadores del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (Fraunhofer ISE) de Alemania investigan actualmente la deposición al vacío para fabricar películas finas de perovskita y capas de contacto para células solares en tándem de perovskita-silicio.

Hasta ahora, las células en tándem de mayor eficiencia, que miden 1 cm² o incluso menos, se fabrican normalmente con una herramienta de recubrimiento químico por centrifugación en húmedo. “Es un buen método para realizar pruebas rápidas, pero no es escalable a sustratos de tamaño industrial”, declaró a pv magazine Juliane Borchert, científica del Fraunhofer ISE.

Otro punto en contra del recubrimiento químico por centrifugación es que no puede utilizarse en sustratos de textura piramidal, típicos de la cara frontal de las células solares de silicio.

La deposición al vacío es una de las dos vías principales de procesamiento de células solares en tándem de perovskita-silicio a escala industrial. La otra es un proceso basado en soluciones.

“Existe una gran variedad de métodos de deposición de películas finas de perovskita. Algunos se basan exclusivamente en procesos químicos húmedos, como el revestimiento por rotación, el revestimiento por cuchillas y la impresión. Otros son procesos de evaporación sin disolventes en el vacío, como la deposición física de vapor o la deposición por láser pulsado”, explica Borchert.

Los investigadores están utilizando obleas de tamaño M12 para sus experimentos, que se llevan a cabo en el marco de un proyecto de investigación de tres años de duración denominado Liverpool y dotado con 6,5 millones de euros (7,0 millones de dólares).

“En Liverpool utilizamos un método de deposición híbrido que combina los mejores aspectos de ambos enfoques. Se trata de un proceso de evaporación al vacío para depositar los componentes inorgánicos y, a continuación, un segundo paso químico húmedo para convertir este andamiaje inorgánico en la película de perovskita completa. Nuestro objetivo es producir varias obleas M12 por hora, o 40 al día”, explica Borchert.

Para situar la investigación de Liverpool en su contexto, el Fraunhofer ISE tiene en marcha varios proyectos de células solares en tándem de perovskita y silicio. Por ejemplo, el proyecto Pero-Si-Scale se centra en la construcción de una línea piloto compuesta únicamente por procesos y tecnologías escalables, incluidos los pasos de caracterización y ensayo de células y módulos tándem M12. Ambos se pusieron en marcha en primavera del año pasado y están financiados por el Ministerio Federal de Economía y Acción por el Clima (BMWK). El proyecto de Liverpool se prolongará hasta abril de 2026.

En noviembre, un grupo de investigadores del Fraunhofer ISE publicó un estudio en el que se estimaba que el potencial práctico de eficiencia de conversión de potencia de las células solares en tándem de perovskita y silicio podría alcanzar hasta el 39,5%.

A finales de enero, el instituto alemán y Oxford PV, con sede en el Reino Unido, anunciaron la fabricación de un módulo solar en tándem de perovskita-silicio con un diseño vidrio-vidrio y una eficiencia de conversión de potencia del 25%.