Un equipo internacional de investigadores dirigido por la china Universidad de Nanjing ha fabricado una célula solar en tándem totalmente de perovskita de 1,05 cm2 con una eficiencia del 28,2%.
«Nos hemos centrado en el problema de la degradación del rendimiento que presentan las células solares en tándem totalmente de perovskita durante el proceso de escalado de 0,05 cm2 a 1 cm2. Por tanto, nuestro reto es cómo fabricar dispositivos en tándem de perovskita de gran superficie y alto rendimiento. Creemos que primero tenemos que centrarnos en los problemas de interfaz de las células solares de unión simple de perovskita de banda ancha», declaró a pv magazine Yurui Wang, primer autor de la investigación.
El equipo señaló que la eficiencia certificada es un récord para células tándem totalmente de perovskita de este tamaño. La investigación aparece en «Homogenized contact in all-perovskite tandems using tailored 2D perovskite» (Contacto homogeneizado en tándems de perovskita utilizando perovskita 2D personalizada), publicado en nature.
El equipo se ocupó de las pérdidas de la interfaz en la capa de transporte de electrones (ETL) de fullereno buckminster (C60) de la célula de perovskita de brecha ancha superior. «Descubrimos que la deposición de C60 puede causar un deterioro de la uniformidad del dispositivo, aunque hemos descubierto patrones similares en los primeros trabajos publicados, estos fenómenos no han recibido suficiente atención», explicó Wang.
La estrategia de homogeneización de la interfaz consistió en aplicar una mezcla de 4-fluorofenetilamina (F-PEA) y 4-trifluorometil-fenilamonio (CF3-PA) para crear una capa bidimensional (2D) que redujera las pérdidas por contacto y aumentara la homogeneidad, con el CF3-PA mejorando la extracción y el transporte de carga.
El resultado fue una célula superior con una tensión de circuito abierto de 1,35 V, una eficiencia del 20,5% y una banda prohibida de energía de 1,77 eV a escala de cm2. El equipo la apiló con una subcélula de perovskita de banda estrecha para crear una célula en tándem totalmente de perovskita de 1,05 cm2 con una eficiencia certificada del 28,2%. Ambos resultados fueron certificados por los Laboratorios de Tecnología de Seguridad Eléctrica y Medio Ambiente de Japón (JET).
El grupo concluyó que el trabajo «demuestra la importancia de tratar el contacto superior perovskita/ETL para aumentar la escala de las células solares de perovskita».
Según Wang, se espera que Renshine Solar, una nueva empresa fundada por Hairen Tan, coautor del trabajo, siga desarrollando esta tecnología.
«Seguiremos prestando atención a los aspectos científicos de los dispositivos fotovoltaicos, desarrollaremos el proceso de preparación escalable de las células solares en tándem totalmente perovskíticas y seguiremos esforzándonos por promover la comercialización de esta tecnología», declaró Wang, refiriéndose a la futura dirección de los trabajos del grupo. «Nuestro objetivo final será lograr mayor eficiencia, mayor área, mayor estabilidad y menor costo en los dispositivos en tándem».
El grupo de investigación estaba formado por académicos de la Universidad de Nanjing, Renshine Solar, la Universidad de Jilin y la Academia China de Ciencias, así como por científicos de la Universidad de Cambridge (Reino Unido), la Universidad de Victoria (Canadá) y la Universidad Nacional de Australia.
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