Investigadores de la Universidad Politécnica Northwestern de China han fabricado una célula solar en tándem de perovskita-silicio semitransparente de cuatro terminales (4T) basada en una célula de perovskita superior que integra una capa tampón de pulverización catódica (SBL, por su acrónimo en inglés) de óxido de indio (In2O3) depositada mediante un método de bajo coste para aplicaciones industriales.
Las SBL se utilizan en dispositivos en tándem de perovskita-silicio para evitar daños por bombardeo durante la deposición del electrodo transparente de óxido de indio y estaño (ITO), protegiendo el absorbente de perovskita subyacente y la capa de transporte de electrones (ETL).
«La SBL de In2O3 se fabricó mediante la técnica de evaporación por haz electrónico, un proceso sin disolventes compatible con la producción industrial», explicó a pv magazine el autor principal de la investigación, Li Can. «Las propiedades ópticas y eléctricas de la película de In2O3 dependían en gran medida de la velocidad de deposición. A mayor velocidad de deposición, se obtenían películas de In2O3 ricas en In con baja transmitancia y mayor absorción parásita. Mediante la optimización de la tasa de deposición, conseguimos películas estequiométricas de In2O3, con una alta transmitancia y sólidas propiedades protectoras».
El equipo de investigación construyó el dispositivo de perovskita superior con un sustrato de vidrio e ITO, una monocapa autoensamblada (SAM) de óxido de níquel(II) (NiO), el absorbedor de perovskita, una ETL basada en buckminsterfullereno (C60), una capa amortiguadora de batocuproína (BCP), la SBL de In2O3 y el electrodo de ITO.
Esta célula alcanzó una eficiencia de conversión de energía del 20,20%, cercana, según los científicos, a la de su homóloga opaca, al tiempo que mostraba las excelentes propiedades eléctricas, ópticas y protectoras de la capa de In2O3, cuyo bandgap energético es de 1,68 eV.
«Las películas de In2O3 con un grosor de 20 nm protegían eficazmente la película de perovskita subyacente y el ETL de los daños causados por el bombardeo durante el pulverizado de ITO», explica Can. «Diversas caracterizaciones, como el SEM transversal, la difracción de rayos X y la fotoluminiscencia en estado estacionario, confirmaron este efecto de protección superior».
A continuación, los académicos integraron la célula superior de perovskita con una inferior de silicio en un dispositivo en tándem que alcanzó una eficiencia del 30,04%. Esta célula también fue capaz de conservar en torno al 80% de su eficiencia inicial tras 423 h de luz continua. Afirman que la célula es una de las células solares en tándem 4T perovskita-Si de mayor rendimiento hasta la fecha.
La descripción del dispositivo está disponible en el estudio «Indium oxide buffer layer for perovskite/Si 4-terminal tandem solar cells with efficiency exceeding 30%» (Capa intermedia de óxido de indio para células solares en tándem de 4 terminales de perovskita/Si con una eficiencia superior al 30 %), publicado en el Journal of Energy Chemistry.
«Nuestro trabajo amplía la limitada selección de materiales SBL disponibles para ST-PSC estructuradas p-i-n e introduce un enfoque de deposición de bajo coste para aplicaciones industriales», concluye Can. «Este trabajo demuestra un potencial significativo para acelerar la comercialización y la aplicación generalizada de la fotovoltaica de perovskita».
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