Una célula solar en tándem de perovskita-CIGS sobre sustrato de acero flexible alcanza una eficiencia récord del 18,1%

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Un grupo de científicos dirigido por la Universidad de Sidney ha fabricado una célula fotovoltaica en tándem basada en la tecnología de capa fina de cobre, indio, galio y selenio (CIGS) y perovskita. El dispositivo utiliza un sustrato flexible de acero en lugar de vidrio.

La ventaja de este sustrato de acero flexible y conductor es que el propio acero puede actuar como sustrato y electrodo para fabricar células de una o varias uniones, ya sean monolíticas de gran superficie o singulares de menor superficie.

La nueva célula es una evolución de un dispositivo de perovskita con una eficiencia del 17,1% que otro grupo de investigación de la Universidad de Sidney presentó en agosto. “No hay ninguna razón por la que los dispositivos en tándem basados en perovskita no puedan demostrarse también en sustratos de acero”, declaró a pv magazine la autora principal de la investigación, Anita Ho-Baillie. “Hasta la fecha, sólo hay una demostración de una célula solar en tándem flexible de perovskita-CIGS, con una eficiencia del 13,2%, sobre un sustrato de lámina flexible de poliimida de 30 μm de grosor”.

El grupo de investigación construyó la célula con un sustrato de acero de 50 μm de grosor recubierto de molibdeno (Mo), un absorbedor CIGS, una capa ventana de sulfuro de cadmio (CdS), películas transparentes de óxido conductor de óxido de zinc dopado con aluminio (AZO), una capa de transporte de huecos (HTL) basada en óxido de níquel(II) (NiO), un absorbedor de perovskita, una capa de transporte de electrones (ETL) basada en buckminsterfullereno (C60), un espaciador basado en ácido fenil-C61-butírico (PCB), una capa de óxido de indio y estaño (ITO) y una capa antirreflectante.

Los científicos depositaron la capa de perovskita mediante evaporación térmica y revestimiento por rotación. “Como el sustrato utilizado es conductor, el contacto metálico con la cara posterior de la célula inferior de CIGS puede hacerse a ambos lados del sustrato, lo que permite flexibilidad para la interconexión de las células”, explicaron.

Probada en condiciones de iluminación estándar, la célula en tándem alcanzó una eficiencia de conversión de potencia del 18,1%, una tensión de circuito abierto de 1.645 mV, una densidad de corriente de cortocircuito de 17,7 mA/cm2 y un factor de llenado del 62%. Este resultado representa la mayor eficiencia registrada hasta la fecha en una célula solar en tándem de perovskita-CIGS flexible.

“El sustrato utilizado tiene la ventaja añadida de ser conductor, lo que permite establecer contactos metálicos en ambos lados”, explican los investigadores. “La deposición física demuestra su eficacia a la hora de superar los retos únicos asociados a las superficies irregulares de las células CIGS para demostraciones en tándem”.

Describieron el novedoso concepto de célula en el estudio “Efficient Flexible Monolithic Perovskite-CIGS Tandem Solar Cell on Conductive Steel Substrate” (Célula solar en tándem de perovskita-CIGS monolítica flexible eficiente sobre sustrato de acero conductor), publicado recientemente en ACS Energy Letters.

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