Investigadores chinos construyen una célula solar en tándem 4T de perovskita-CIGS con una eficiencia del 29,36%

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Un grupo de investigadores de la Universidad Normal del Noroeste (China) ha fabricado una célula solar en tándem de cuatro terminales (4T) basada en un dispositivo superior de perovskita semitransparente y una célula inferior de cobre, indio, galio y selenio (CIGS).

«Para mejorar la cristalinidad de la película de perovskita utilizada en la célula superior de perovskita, empleamos un método de recocido con disolvente en dimetilsulfóxido (DMSO, por sus iniciales en inglés) por etapas», explicó a pv magazine el autor principal de la investigación, Yan Li. «Fabricamos películas con un ancho bandgap de 1,68 eV mediante dos pasos de calentamiento consecutivos: recocido a 100 ºC y luego a 80 ºC».

Los científicos explicaron que el primer paso tiene por objeto inducir la nucleación rápida y el crecimiento eficiente de granos de película con alta cristalinidad, mientras que el segundo paso tiene por objeto liberar moléculas de DMSO impidiendo la sublimación de especies de haluros orgánicos volátiles, evitando así el crecimiento de la fase de impurezas de yoduro de plomo(ii) (PbI2).

Otros análisis de espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS) demostraron que la estrategia de templado por disolventes por etapas era capaz de producir una película de perovskita con granos más grandes, mayor cristalinidad y una fase más pura que una muestra de control producida con el método tradicional de templado por disolventes.

El grupo de investigación construyó la célula de perovskita superior con un sustrato de óxido de indio y estaño (ITO) y vidrio, una capa de transporte de electrones (ETL) de óxido de estaño (SnO2), el absorbedor de perovskita optimizado, una capa de transporte de huecos (HTL) Spiro-OMeTAD, una capa de óxido de molibdeno (MoOx) y un contacto posterior semitransparente de óxido de indio y zinc (IZO).

Esta célula consiguió una eficiencia de conversión de potencia del 21,26%, una tensión de circuito abierto de 1,210 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 21,43 mA/cm2 y un factor de llenado de 0f 82,0%. A continuación, se combinó con una célula solar CIGS inferior con una eficiencia del 18,29%, disminuyendo este valor de eficiencia al 7,89% después de que el dispositivo inferior es filtrado por la célula de perovskita semitransparente.

«La eficiencia alcanzada se encuentra entre los valores más elevados de células solares en tándem 4-T PSC/CIGS de los que se tiene constancia», subraya el equipo de investigación, señalando que el resultado es atribuible principalmente a la alta eficiencia de la célula de perovskita superior y al elevado factor de bifacialidad del 92% alcanzado por su electrodo IZO semitransparente.

La célula se describe en el artículo «A stepwise solvent-annealing strategy for high-efficiency four-terminal Perovskite/Cu(InGa)Se2 tandem solar cells» (Una estrategia de recocido por solvente por etapas para celdas solares en tándem de perovskita/Cu(InGa)Se2 de cuatro terminales y alta eficiencia), publicado en la revista Materials Today Energy.

 

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