Científicos coreanos crean una célula solar semitransparente de perovskita con una eficiencia récord del 22,02%

El Instituto Coreano de Investigación Energética (KIER) ha anunciado que un grupo de sus investigadores ha desarrollado una célula solar semitransparente de perovskita destinada a aplicaciones en dispositivos fotovoltaicos bifaciales en tándem de perovskita y silicio.

Las células solares semitransparentes alcanzaron una eficiencia certificada del 21,68% y una eficiencia máxima récord del 22,02%. “Esto las convierte en las células solares de perovskita con electrodos transparentes más eficientes del mundo”, afirma el grupo de investigación. “Además, mostraron una durabilidad notable, con más del 99% de su eficiencia inicial mantenida tras 240 horas de funcionamiento”.

En el artículo “Mitigating Intrinsic Interfacial Degradation in Semi-Transparent Perovskite Solar Cells for High Efficiency and Long-Term Stability” (Mitigación de la degradación interfacial intrínseca en células solares de perovskita semitransparentes para lograr alta eficiencia y estabilidad a largo plazo), publicado en Advanced Energy Materials, los científicos explican que la novedad del dispositivo semitransparente consiste en la capa de transporte de huecos (HTL) basada en spiro-OMeTAD dopada con bis(trifluorometanosulfonil)imida de litio (LiTFSI), cuyo objetivo es mejorar la conductividad.

Los investigadores afirman que pudieron superar un mecanismo intrínseco de degradación interna inducido por el dopante LiTFSI, que provoca una difusión indeseada de iones de litio y habría sido perjudicial para la eficiencia de la célula. Crearon una configuración especial que conecta la HTL con una capa tampón de trióxido de molibdeno (MoO3) y óxidos conductores transparentes (TCO). Esta estructura garantiza la formación de óxidos de litio Li2O2 en la superficie de la HTL, lo que, según afirman, optimiza el tiempo de oxidación de la capa de transporte de huecos.

“Convertir los iones de litio en óxidos de litio estables mediante una oxidación optimizada mitiga la difusión de los iones de litio, mejorando así la estabilidad del dispositivo”, explicaron. “Este descubrimiento revela que el óxido de litio, antes considerado un simple subproducto de la reacción, puede desempeñar un papel crucial en la mejora de la eficiencia y la estabilidad”.

El grupo de investigación construyó la célula con un sustrato de vidrio y óxido de indio y estaño (ITO), un contacto metálico de oro (Au), una capa de transporte de electrones (ETL) basada en óxido de estaño (IV) (SnO2), un absorbedor de perovskita, la HTL spiro-OMeTAD, la capa tampón MoO3, una película de óxido conductor transparente de óxido de indio y zinc (IZO) y otro contacto metálico de Au.

Probada en condiciones de iluminación estándar, la célula alcanzó una eficiencia de conversión energética del 21,68%, una tensión de circuito abierto de 1.139 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 23,74 A-cm2 y un factor de llenado del 80,1%. También fue capaz de conservar aproximadamente el 99% de la eficiencia inicial tras 400 h en almacenamiento oscuro.

A continuación, este dispositivo se integró en dos células solares bifaciales en tándem de perovskita-silicio con configuraciones de cuatro y dos uniones. Los dos dispositivos alcanzaron eficiencias del 31,5% y el 26,34% respectivamente, en condiciones en las que la luz reflejada por la parte trasera era el 20% de la luz solar estándar.

Ambos dispositivos se basaban en una célula solar inferior de heterounión bifacial de silicio (HJT) suministrada por Jusung Engineering Ltd., con sede en China.