Un equipo de investigación dirigido por el Instituto de Física de la Academia China de Ciencias ha desarrollado una capa tampón tipo sándwich para mejorar el rendimiento y la escalabilidad de las células solares de perovskita semitransparentes basadas en CsPbI3 y las células solares tándem de cuatro terminales (4T).
La capa amortiguadora MoOx/Ag/MoOx (MAM) consiste en una fina capa de plata (Ag) entre capas de óxido de molibdeno (MoOx) que puede actuar como capa frontal de la ventana de la célula en las células solares semitransparentes de CsPbI3 y en las células apiladas 4T.
Los científicos explican que, en comparación con las capas de MoOx convencionales, la MAM actúa como una capa tampón eficaz al mejorar las capacidades de transporte y recolección de portadores. El equipo atribuye esta mejora a la formación in situ de Ag2MoO4 en la estructura tipo sándwich MAM.
Los científicos fabricaron un dispositivo CsPbI3 semitransparente con un área de apertura de 0,50 cm2 que incluía una capa amortiguadora MAM y una célula inferior TOPCon con pasivación de bordes. Este dispositivo demostró una eficiencia de conversión de energía del 18,86 %. Una célula solar tándem 4T CsPbI3/TOPCon correspondiente alcanzó entonces una eficiencia del 26,55 %.
La escalabilidad de la capa tampón MAM se probó desarrollando minimódulos de perovskita CsPbI3 con una eficiencia del 16,67 % y minimódulos tándem 4T CsPbI3/TOPCon con una eficiencia del 26,41 %, con un área de apertura de 6,62 cm2. El equipo de investigación señaló que se trata de la primera demostración de minimódulos para esta arquitectura.
También se probó la estabilidad del dispositivo, y los minimódulos transparentes de perovskita CsPbI3 conservaron más del 93 % del rendimiento inicial después de más de 1000 horas de almacenamiento.
Los investigadores afirman que este trabajo establece una estrategia universal para las capas tampón con estructura tipo sándwich MAM para células solares de perovskita CsPbI3 semitransparentes de tamaño pequeño a grande, que también es adecuada para células solares en tándem.
«Este tipo de arquitectura escalable tipo sándwich no solo amplía la flexibilidad de diseño de las capas funcionales en las perovskitas y las células solares en tándem, sino que también ofrece una vía prometedora para mejorar aún más la eficiencia», añadieron.
Los académicos involucrados trabajarán ahora en la búsqueda de materiales transparentes y fotoestables adecuados para unir los dos dispositivos en serie, en particular para módulos en tándem de gran tamaño, al tiempo que se tienen en cuenta escenarios de aplicación práctica que controlen los costos. Esto incluirá la experimentación con alternativas a la plata, ya que es un metal relativamente costoso.
Sus hallazgos se presentan en el artículo de investigación «Designing MoOX/Ag/MoOX sandwich structured buffer layer for four-terminal CsPbI3/TOPCon tandem minimodules» (Diseño de una capa tampón con estructura tipo sándwich MoOX/Ag/MoOX para minimódulos tándem CsPbI3/TOPCon de cuatro terminales), disponible en la revista Materials Futures.
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