Una célula fotovoltaica en tándem de perovskita y silicio con obleas texturadas alcanza una eficiencia del 28,1%

Científicos dirigidos por la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST) de Arabia Saudita han logrado una eficiencia de conversión energética del 28,1% para una célula solar en tándem de perovskita-silicio basada en obleas de silicio texturizadas.

“El texturizado de las obleas de silicio es un proceso importante para reducir las pérdidas por reflexión”, explica el investigador Michele De Bastiani a pv magazine. “El proceso graba el silicio cristalino a lo largo de direcciones cristalográficas precisas, dando como resultado una superficie cubierta por pirámides aleatorias distribuidas uniformemente”.

Según los científicos, texturizar la superficie de las obleas de silicio con soluciones alcalinas es un proceso establecido en la industria fotovoltaica. Esto permite la formación de pirámides distribuidas aleatoriamente con un tamaño uniforme para reducir la reflexión frontal de la luz entrante, mejorando así el atrapamiento de la luz y aumentando la salida de corriente y las densidades de la célula.

En la configuración en tándem, el texturizado ayuda a alcanzar la condición de coincidencia de corriente, cuando cada subcelda genera la misma corriente, en valores más altos. Esto se traduce a su vez en un mejor rendimiento.

“La deposición directa de perovskitas híbridas en obleas texturizadas mediante solución no es trivial, es importante controlar y afinar el texturizado para evitar derivaciones en la parte superior de las pirámides”, dijo De Bastiani, señalando que el texturizado de las obleas reduce la necesidad de ampliar el bandgap de la perovskita y las variaciones debidas al grosor de la película de perovskita.

Los académicos construyeron la célula inferior en obleas de doble pulido con zona flotante de tipo n. El dispositivo utiliza una capa tampón de óxido de estaño(IV) (SnO2), una capa de transporte de electrones hecha de buckminsterfullereno (C60), una capa de silicio amorfo (a-Si:H) para pasivar las superficies de las obleas depositada mediante deposición química en fase vapor mejorada con plasma (PECVD) y una película de perovskita depositada en solución.

En condiciones de iluminación estándar, la célula alcanzó una eficiencia del 28,1%, una tensión de circuito abierto de 1.851 mV, una corriente de cortocircuito de 18,9 mA/cm2 y un factor de llenado del 80,1%. Los investigadores presentaron la tecnología de células solares en “Monolithic Perovskite/Silicon Tandems with >28% Efficiency: Role of Silicon-Surface Texture on Perovskite Properties” (Tándems monolíticos de perovskita/silicio con una eficiencia superior al 28%: Papel de la textura de la superficie de silicio en las propiedades de la perovskita), publicado recientemente en Advanced Energy Materials.

“La configuración de la célula inferior debe adaptarse al procesamiento de la célula superior de perovskita, con el fin de lograr un alto rendimiento en tándem”, afirman los científicos, que señalan que las células de perovskita-silicio podrían alcanzar mayores eficiencias en el futuro con algunos ajustes.