Construyen una célula solar de selenio con un rendimiento del 5,2% y una tensión récord de circuito abierto de 0,99 V

“Analizamos los mecanismos de pérdida aún presentes en la célula solar y descubrimos que podrían resolverse simples problemas de resistencia en serie y llevar los dispositivos hasta el 8% de eficiencia”, declaró el investigador Rasmus Nielsen a pv magazine. “Aún está por determinar si estos defectos asesinos son de naturaleza intrínseca o extrínseca, pero mejorar la calidad optoelectrónica del selenio es sin duda la única forma de llevar este tipo de célula solar más allá del 10% de eficiencia”.

Los científicos construyeron el dispositivo con un sustrato de óxido de estaño (FTO), una capa de transporte de electrones hecha de óxido de zinc y magnesio (ZnMgO), un absorbedor de selenio, una capa de óxido de molibdeno (MoOx) y un contacto metálico de oro (Au). Afirmaron que la caracterización de las propiedades del material de selenio -como la concentración de dopaje, la vida útil, la movilidad, el voltaje incorporado y el rendimiento cuántico de fotoluminiscencia- resolvía parcialmente el típico déficit de voltaje de las células solares de selenio.

“Nuestros resultados indican que probablemente sea necesario mejorar las propiedades del material de selenio para mejorar el rendimiento de las células solares de selenio”, señalaron.

Bajo la iluminación de 1 sol, la célula solar alcanzó una eficiencia de conversión de potencia del 5,2%, una tensión de circuito abierto de 991 mV, una densidad de corriente de cortocircuito de 10,0 mA cm -2 y un factor de llenado del 52,4%. Las mediciones también predicen que el dispositivo puede alcanzar una pseudoeficiencia del 7,98% y un pseudofactor de llenado del 80,4%.

Según los investigadores, el grosor óptimo del absorbedor de selenio en la configuración de célula propuesta sería de 400 nanómetros. Presentaron sus resultados en “Origin of photovoltaic losses in selenium solar cells with open-circuit voltages approaching 1 V” (Origen de las pérdidas fotovoltaicas en células solares de selenio con tensiones de circuito abierto próximas a 1 V), publicado recientemente en Journals of Materials Chemistry A.

“Desaconsejamos a otros científicos que sigan esforzándose por optimizar la arquitectura del dispositivo, ya que descubrimos que los mecanismos de pérdida más importantes, con diferencia, se encuentran en el corazón del propio fotoabsorbedor, es decir, en los defectos masivos”, afirma Nielsen.