Científicos de los Laboratorios Federales de Ciencia y Tecnología de Materiales (EMPA) de Suiza han construido una célula solar de película fina basada en cobre, galio, indio y selenio (CIGS) utilizando una pequeña cantidad de plata (Ag) para alear el absorbedor CGIS. Afirman que el dispositivo puede utilizarse para aplicaciones en células solares en tándem.
“La cantidad de Ag en el CIGS es muy pequeña; sólo unos 20 nm o menos de capa precursora de Ag para un grosor total del CIGS de unos 3000 nm”, declaró el investigador Maximilian Krause a pv magazine. “Pero los beneficios en términos de propiedades estructurales y electrónicas para mejorar la eficiencia de conversión fotovoltaica son elevados”.
Según los investigadores, el uso de plata mejora el crecimiento del grano y la calidad del cristal, al tiempo que reduce los defectos perjudiciales y compensa la baja energía de banda prohibida de 1,0 eV del absorbente CIGS. Los investigadores utilizaron un método de capa precursora para depositar Ag en el absorbedor, en un proceso de coevaporación en tres etapas sobre vidrio sodocálcico.
“Los absorbedores se completaron con una capa tampón de 35nm de sulfuro de cadmio (CdS) depositada en un baño químico”, explicaron. “Las células solares no se sometieron a un baño de calor-luz”.
Construyeron una célula con una superficie de 0,57 cm2 y un revestimiento antirreflectante a base de fluoruro de magnesio (MgF2). Probado en condiciones de iluminación estándar, el dispositivo de mejor rendimiento mostró una eficiencia de conversión de potencia del 18,7%, una tensión de circuito abierto de 602 mV, una corriente de cortocircuito de 42,1 mAcm-2 y un factor de llenado del 73,9%.
“Mientras que la Ag conduce a valores más altos de voltaje en circuito abierto y factor de llenado, la corriente de cortocircuito no revela tendencias similares”, señalaron.
Según los académicos, el aumento del rendimiento puede deberse a que la aleación de Ag modifica la interfaz de la célula, ya que consiste en una estructura bicapa con una capa de rubidio, indio y selenio (Rb-In-Se) y una capa de compuesto de vacantes ordenadas OVC empobrecido en Cu, que reducen la densidad de defectos interfaciales y actúan como capas de pasivación.
La tecnología puede utilizarse para aplicaciones en células solares en tándem, explicaron en “Silver-alloyed low bandgap CuInSe2 solar cells for tandem applications“, publicado recientemente en RRL Solar.
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