Un grupo de investigación internacional ha desarrollado una célula solar en tándem flexible totalmente de perovskita con un déficit de tensión en circuito abierto mitigado y una pérdida de tensión reducida.
«Hemos demostrado una eficiencia de tándem flexible de alrededor del 24% en células de área pequeña utilizando el método de recubrimiento por espinamiento como prueba de concepto», dijo el investigador Fan Fu a la revista pv.
Las células tándem flexibles de perovskita siguen estando menos desarrolladas que sus homólogas rígidas, debido a la dificultad del proceso de deposición de las capas funcionales de la célula y a una menor tensión de circuito abierto. Esto se debe a las elevadas densidades de defectos dentro de la capa absorbente de perovskita y en la interfaz entre la perovskita y la capa selectiva de carga.
«En los últimos años se han explorado muchos enfoques, como la ingeniería de la composición, la ingeniería aditiva, la ingeniería interfacial y la ingeniería de dimensiones mixtas, y el déficit de tensión en circuito abierto se ha reducido a valores tan bajos como 0,37 V en las células solares de perovskita con un bandgap de alrededor de 1,72 eV adecuado para los tándems de perovskita-Si», dijeron. «Sin embargo, ampliar estas estrategias para mitigar el déficit de tensión en circuito abierto en perovskitas con bandgaps aún más amplios, de alrededor de 1,80 eV, que son necesarios para los tándems de dos terminales (2T) de perovskitas, sigue siendo un gran desafío».
Para la subcélula del dispositivo, los científicos sustituyeron la capa de transporte de huecos (HTL) convencional, hecha de poli-triarilamina (PTAA), por otra hecha con una monocapa autoensamblada basada en el aditivo carbazol 2PACz. También pasivaron la capa de perovskita mediante un tratamiento postdeposición (PDT) con cloruro de 2-tiofenoetilamonio (TEACl) y utilizaron un aceptor de electrones hecho de éster metílico del ácido fenil-C61-butírico (PCBM).
Incorporaron la subcélula de perovskita resultante en un dispositivo tándem flexible de dos terminales (2T) totalmente de perovskita, que alcanzó una eficiencia de conversión de energía del 23,8%, una alta tensión de circuito abierto de 2,1 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 15,1 mA cm-2 y un factor de llenado del 75,1%.»La tensión de circuito abierto de 2,1 V de nuestra célula solar flexible en tándem de 2T es superior a la tensión de circuito abierto de los dispositivos rígidos en tándem (2,03 V) y flexibles (2,0 V) de mejor rendimiento registrados hasta la fecha», señalan los científicos.
Presentaron la tecnología de la célula en «High-Performance Flexible All-Perovskite Tandem Solar Cells with Reduced VOC-Deficit in Wide-Bandgap Subcell» (Células solares flexibles en tándem de perovskita de alto rendimiento con déficit de COV reducido en la subcelda de banda ancha), que se publicó recientemente en Advanced Energy Materials.
«Nuestro siguiente paso es sustituir todos los pasos del recubrimiento por rotación por un método de recubrimiento de troquelado escalable y rentable y demostrar módulos tándem flexibles de perovskita con una eficiencia comparable a la demostrada en las células de área pequeña», dijo Fu. «Se considerará la producción comercial una vez que se pueda demostrar la existencia de minimódulos flexibles en tándem de alta eficiencia mediante métodos escalables industrialmente».
En el grupo de investigación participan científicos de los Laboratorios Federales de Ciencia y Tecnología de los Materiales (EMPA) y de la École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza, el Helmholtz-Zentrum-Berlin de Alemania y varias instituciones de China: la Universidad de Sichuan, la Universidad de Jiaxing y la Universidad de Soochow.
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