Un grupo de investigadores dirigido por la Universidad Tecnológica de Chitkara (India) ha diseñado una célula solar en tándem de tres uniones totalmente de perovskita (3J-APTSC) que, según se informa, puede alcanzar una eficiencia de conversión de energía del 26,24%.
Los dispositivos fotovoltaicos totalmente de perovskita ofrecen la ventaja de aprovechar eficazmente la luz solar en una amplia gama de longitudes de onda. “Aplicando estratégicamente técnicas de espectro filtrado en dos pasos y de adaptación de corriente, nuestro equipo ha conseguido aprovechar al máximo las capacidades del diseño de célula solar en tándem de tres uniones”, declaró a pv magazine Jaya Madan, autor correspondiente de la investigación.
Los científicos utilizaron el software de capacitancia de células solares SCAPS-1D, desarrollado por la Universidad de Gante, para simular la novedosa configuración de la célula. “Este simulador de dispositivos es conocido por su fiabilidad en el modelado de células solares independientes y en tándem de dos uniones. Sin embargo, hasta ahora no existía un método para simular células solares en tándem de tres uniones utilizando SCAPS-1D. Así pues, nuestro trabajo llena este vacío”.
La célula solar se basa en una célula superior de 287 nm de grosor que comprende una capa de transporte de electrones (ETL) basada en óxido de estaño (SnO2) y buckminsterfullereno (C60), una capa activa de perovskita con un bandgap de 1,99 eV, y una capa de transporte de huecos (HTL) hecha de carbazol metil-sustituido (Me-4PACz).
Bajando por la estructura en tándem, la célula intermedia, de 500 nm de grosor, presenta una capa absorbente de perovskita con un bandgap de 1,6 eV. Las subcélulas superior e inferior están interconectadas a través de una capa de óxido de indio y estaño (ITO), lo que facilita un transporte eficaz de la carga entre las capas. La subcélula de 670 nm de grosor integra un absorbente de perovskita con un bandgap de 1,20 eV.
El rendimiento de la célula se simuló en condiciones de iluminación estándar y, según los científicos, alcanzó parámetros fotovoltaicos notables. El dispositivo alcanzó una eficiencia del 26,24%, una tensión de circuito abierto de 3,76 V, una densidad de cortocircuito de 10,70 mA/cm² y un factor de llenado del 69,00%.
Los investigadores explicaron que la determinación precisa del espectro filtrado y los puntos de adaptación de la corriente desempeñaron un papel crucial en la optimización de la célula.
El novedoso concepto de célula se describe en el estudio “Design and simulation of three-junction all perovskite tandem solar cells: A path to enhanced photovoltaic performance” (Diseño y simulación de células solares en tándem de perovskita de tres uniones: un camino hacia un rendimiento fotovoltaico mejorado), publicado en Materials Letters.
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