Una empresa italiana desarrolla minimódulos solares de perovskita con una eficiencia del 20,7% y un factor de relleno geométrico del 99,6%

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El especialista italiano en perovskita Solertix, una unidad del fabricante solar italiano FuturaSun, ha fabricado minipaneles solares de perovskita con una superficie activa de 2,6 cm2 y una eficiencia de conversión de potencia del 20,7%.

“Hemos optimizado los procesos láser para fabricar las interconexiones que se utilizan para pasar de las células a los módulos”, explicó a pv magazine el director de tecnología de Solertix, Francesco Di Giacomo. “Como la zona utilizada para las interconexiones no produce energía, hemos introducido un nuevo diseño para minimizar esta zona sin introducir otro tipo de pérdidas. El factor que tiene esto en cuenta es el factor de llenado geométrico (GFF, por sus iniciales en inglés), que describe la relación entre el área activa y la suma del área activa y las interconexiones, y hemos alcanzado un récord de alrededor del 99,6%, mientras que en la literatura es difícil ir más allá del 95%”.

En el artículo de investigación “Beyond 99.5% Geometrical Fill Factor in Perovskite Solar Minimodules with Advanced Laser Structuring” (Más allá del 99,5 % del factor de relleno geométrico en minimódulos solares de perovskita con estructuración láser avanzada), escrito en colaboración con científicos de la Universidad de Roma Tor Vergata, de la que Solertix es una spin-off, la startup italiana explica que, al pasar de células de perovskita a módulos, las pérdidas pueden deberse a la pérdida por falta de homogeneidad de las capas, la pérdida óhmica de P2, las derivaciones entre P1 y P3 y la pérdida de resistencia de la lámina.

Los llamados trazados P1, P2 y P3 corresponden a los tres pasos de trazado del proceso de construcción de las interconexiones monolíticas que añaden tensiones entre las células de los módulos. Los pasos P1 y P3 tienen como objetivo aislar las capas de contacto posterior de las células vecinas y el paso P2 crea una ruta eléctrica entre el contacto posterior de una célula con el contacto frontal de una célula adyacente. El paso P3, en particular, suele ser fuente de efectos no deseados, como la delaminación del contacto posterior, la descamación o un aislamiento eléctrico deficiente, debido a los residuos que quedan en la zanja.

El módulo se construyó con tres células, cada una con una superficie de 0,87 cm2. Todas las células se diseñaron con un sustrato de vidrio y óxido de indio y estaño, un material de transporte de huecos basado en poli(triarilamina) (PTAA), un absorbente de perovskita, una capa de transporte de electrones basada en éster metílico del ácido fenil-C61-butírico (PCBM), una capa amortiguadora de batocuproína (BCP) y un contacto metálico de cobre (Cu).

“Se han diseñado dos formas rectangulares con un área activa de 1 cm 2, con el objetivo de reducir las pérdidas resistivas que se producen sobre todo en el electrodo del TCO: las áreas activas se definen mediante un rayado P3, seguido de un rayado P2 para utilizar el electrodo metálico restante como electrodo colector de corriente para el TCO”, explican los investigadores, que señalan que el uso del proceso P2-P3 permitió integrar una rejilla colectora de corriente utilizando la misma capa metálica que los electrodos superiores.

El grupo probó un módulo construido con esta arquitectura y una interconexión ultraligera de 19,5 μm en condiciones de iluminación estándar y comprobó que puede alcanzar una eficiencia del 20,7%, un factor de llenado del 81,7% y un factor de llenado geométrico del 96%, sin que se detecten pérdidas resistivas relevantes.

De cara al futuro, el equipo afirma que quiere aplicar un procedimiento de alineación avanzado no especificado para evitar posibles deformaciones del módulo durante el procesamiento. “Aplicando este novedoso enfoque a los módulos semitransparentes fabricados en Solertix, estamos cerca de alcanzar una eficiencia del 30% utilizando un tándem 4T de área coincidente con un módulo de perovskita sobre una célula de silicio”, dijo Di Giacomo, sin dar más detalles.

Solartix fue adquirida por FuturaSun en junio de 2023. Fue creada en el Centro Solar Orgánico (CHOSE), creado por el profesor Aldo Di Carlo, que también asumió el cargo de presidente del comité científico de la startup italiana.

En marzo de 2021, la Universidad de Roma Tor Vergata presentó un módulo solar de perovskita con un área activa total de 42,8 cm2 y un área de apertura de 50 cm2. El panel se construyó con células de perovskita de un 20% de eficiencia conectadas en 14 series y fue capaz de conservar el 90% de la eficiencia inicial tras 800 h de estrés térmico a 85 grados centígrados.

Unos meses después, presentó un módulo solar de perovskita con células basadas en el triple catión cesio metilamonio formamidinio (CsMAFA).

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