Un grupo de investigadores liderados por la Universidad Autónoma de Querétaro, en México, se ha propuesto fabricar por primera vez células solares de película delgada basadas en un absorbente hecho de plata, bario, titanio y selenio (Ag2BaTiSe4).
Los científicos explicaron que su método consistía en analizar la afinidad electrónica del absorbedor, los defectos interfaciales y la resistencia parásita, así como en evaluar el impacto de estos factores en el rendimiento de la célula. También probaron distintos tipos de capas amortiguadoras en la configuración de célula propuesta, en un esfuerzo por encontrar alternativas no tóxicas al sulfuro de cadmio (CdS).
El grupo de investigación utilizó el software de capacitancia de células solares SCAPS-1D, desarrollado por la Universidad de Gante, para simular el novedoso diseño de la célula. Ésta incluye un sustrato de vidrio recubierto de molibdeno (Mo), una capa de diseleniuro de molibdeno (MoSe2), el absorbedor Ag2BaTiSe4, la capa tampón y películas de óxido conductoras transparentes de óxido de indio y zinc (IZO) y óxido de zinc dopado con aluminio (AZO), así como un contacto metálico.
Para las capas tampón, consideraron la posibilidad de utilizar CdS, así como nuevos calcogenuros de metales alcalinotérreos como el sulfuro de magnesio (MgS), el sulfuro de calcio (CaS), el sulfuro de estroncio (SrS) y el sulfuro de bario (BaS). Tuvieron en cuenta parámetros críticos como el grosor, la concentración de portadores y la densidad de defectos.
El equipo también introdujo defectos neutros en las capas Ag2BaTiSe4/MoSe2 y tampón/Ag2BaTiSe4 para crear condiciones de funcionamiento realistas para la simulación y trató de evaluar cómo influye la concentración de portadores de las capas tampón en las propiedades de la interfaz entre el absorbente y el tampón en la célula. También se aplicó la espectroscopia de impedancia para investigar la acumulación de portadores de carga en la interfaz de la célula.
El análisis de los investigadores demostró que el valor óptimo para la concentración de portadores de MoSe2 de 10 cm-3 y el del grosor del absorbedor Ag2BaTiSe4 debería estar entre 0,5 µm y 1,6 µm. También demostró que la célula solar puede alcanzar una eficiencia de conversión de potencia del 18,84% con una capa de MgS, del 17,17% con una capa de CaS, del 20,65% con una capa de SrS, del 20,87% con una capa de BaS y del 18,66% con una capa convencional de CdS.
Otros análisis demostraron que, ajustando los parámetros y las propiedades interfaciales del MoSe2, las eficiencias pueden alcanzar el 28%, el 30,02%, el 29,87%, el 30,23% y el 29,68%, respectivamente.
Los científicos concluyeron diciendo que los defectos de interfaz tienen un impacto “masivo” en el rendimiento del diseño de célula propuesto. “Estos defectos se producen generalmente debido a los defectos estructurales entre las distintas capas y a la difusión de cationes metálicos a través del absorbedor durante la fabricación”, explicaron. Así pues, deben emplearse técnicas eficaces para la deposición de las capas, y métodos como el grabado, el tratamiento postcalentamiento y la inserción de una capa de pasivación pueden utilizarse para minimizar los defectos de interfaz.
Sus conclusiones figuran en el estudio “Highly efficient emerging Ag2BaTiSe4 solar cells using a new class of alkaline earth metal-based chalcogenide buffers alternative to CdS” (“Células solares emergentes Ag2BaTiSe4 altamente eficientes que utilizan una nueva clase de tampones de calcogenuro a base de metales alcalinotérreos alternativos al CdS), publicado en scientific reports. “Este trabajo podría abrir vías de investigación constructivas para que la comunidad fotovoltaica fabrique células solares de película fina altamente eficientes utilizando el novedoso Ag2BaTiSe4 como absorbente y nuevos calcogenuros de metales alcalinotérreos como amortiguadores alternativos no tóxicos”, afirman.
En el equipo también participaron académicos de la Comisión de Energía Atómica de Bangladesh.
Este contenido está protegido por derechos de autor y no se puede reutilizar. Si desea cooperar con nosotros y desea reutilizar parte de nuestro contenido, contacte: editors@pv-magazine.com.
Al enviar este formulario, usted acepta que pv magazine utilice sus datos con el fin de publicar su comentario.
Sus datos personales solo se divulgarán o transmitirán a terceros para evitar el filtrado de spam o si es necesario para el mantenimiento técnico del sitio web. Cualquier otra transferencia a terceros no tendrá lugar a menos que esté justificada sobre la base de las regulaciones de protección de datos aplicables o si pv magazine está legalmente obligado a hacerlo.
Puede revocar este consentimiento en cualquier momento con efecto para el futuro, en cuyo caso sus datos personales se eliminarán inmediatamente. De lo contrario, sus datos serán eliminados cuando pv magazine haya procesado su solicitud o si se ha cumplido el propósito del almacenamiento de datos.
Puede encontrar más información sobre privacidad de datos en nuestra Política de protección de datos.