El Centro de Investigación de Energía Solar e Hidrógeno de Baden-Württemberg (ZSW) ha desarrollado un módulo solar en tándem con una eficiencia del 21,1% basado en la tecnología de capa fina de perovskita y cobre, indio, galio y selenio (CIGS).
El módulo mide 9 centímetros cuadrados y se caracteriza por una arquitectura de componentes industrialmente adecuada y escalable, según sus creadores. Los mejores valores actuales de los módulos solares en tándem de perovskita y CIGS sólo serían ligeramente superiores, con un 22%. Con células de laboratorio más pequeñas, ZSW ya ha logrado una eficiencia del 26,6% para esta combinación de materiales.
“El principal avance que ha llevado a la mejora de la eficiencia se ha producido en el módulo superior de perovskita semitransparente”, declaró a pv magazine Jan-Philipp Becker, director del departamento de investigación de materiales fotovoltaicos de ZSW. “En primer lugar, se mejoró la pasivación de los defectos empleando una fina capa de yoduro de fenetilamonio (PEAI) sobre el absorbedor de perovskita multicationes. En segundo lugar, utilizando óxido de indio dopado con hidrógeno (IO:H) bombardeado por DC, un óxido conductor transparente de alta movilidad (TCO) como contactos transparentes y un recubrimiento antirreflectante de fluoruro de magnesio (MgF2), se aumentó la transparencia en el rango de longitudes de onda largas hasta valores muy superiores al 85% en el infrarrojo cercano (NIR), lo que se traduce en una mayor entrada de luz en el dispositivo de fondo CIGS.”
Los científicos utilizaron perovskitas organometálicas, que son un grupo de materiales prometedores para los módulos solares en tándem, ya que utilizan la parte de alta energía del espectro solar de forma muy eficiente en el módulo solar superior, debido a su elevado bandgap de energía óptica. Estos compuestos también permiten que una parte considerable de baja energía del espectro pase al segundo módulo solar inferior.
“El semimódulo de perovskita superior no sólo tiene que ser muy eficiente, sino que también debe ser semitransparente para permitir que pase suficiente luz al módulo inferior”, explican los investigadores. “Hicieron varias mejoras con este fin, incluyendo el desarrollo de electrodos más transparentes y la mejora de la pasivación de las capas límite”.
ZSW quiere ahora ampliar y seguir desarrollando la tecnología de película fina en tándem, en colaboración con clientes industriales interesados no revelados.
“Las células solares en tándem que combinan la perovskita con el CIGS ofrecen ventajas que van más allá de la alta eficiencia”, afirma el instituto de investigación. “Esta tecnología de capa fina también puede depositarse en láminas de plástico o acero para fabricar módulos ligeros y flexibles que se prestan a muchos más casos de uso. Pueden instalarse de forma convencional en parques solares e integrarse sin problemas en vehículos y en tejados de fábricas que no pueden soportar cargas pesadas.”
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