Investigadores de la Academia China de las Ciencias han creado con éxito obleas plegables de silicio cristalino (c-Si), conocidas por su gran capacidad de captación de luz, para su uso en células solares flexibles de silicio heterounión (HJT).
Según los científicos, la tecnología de células HJT es ideal para fabricar células solares flexibles, ya que elimina la deformación de los bordes causada por la tensión interna durante el proceso de cocción. Las obleas se desarrollaron con un tratamiento de embotamiento, una técnica utilizada habitualmente para redondear los bordes de una oblea, con el fin de evitar que se astillen y agrieten durante el procesado. Según los investigadores, el tratamiento dio lugar a una transición del mecanismo de fractura desde la fractura intrínseca por hendidura frágil a la formación de bandas de cizallamiento con escalones y grietas.
El equipo de investigación utilizó obleas de c-Si tipo n Czochralski de 180 μm, suministradas por la empresa china Sichuan Yongxiang, para crear obleas texturizadas con un grosor de 60 μm.
«Las obleas se texturizaron en una solución de agua alcalina al 2,1 % vol a 80 ºC durante 10 minutos para formar pirámides a microescala en las superficies», se explica. «Todas las obleas se limpiaron mediante un proceso estándar de análisis de causa raíz (RCA) para eliminar los orgánicos y los iones metálicos. A continuación, se limpiaron en una solución acuosa de ácido fluorhídrico al 2,0% durante 3 minutos para grabar el óxido de la superficie».
Los académicos utilizaron las obleas para producir dos células HJT con grosores de 65 μm y 55 μm. La primera célula tenía una eficiencia de conversión de potencia del 23,31%, una tensión de circuito abierto de 0,752 V, una densidad de corriente de cortocircuito de 0,09 mA cm-2 y un factor de llenado del 82,40%. La segunda célula alcanzó una eficiencia del 23,35%, una tensión en circuito abierto de 0,754 V, una densidad de corriente en cortocircuito de 0,11 mA cm-2 y un factor de llenado del 82,51%.
A continuación, el grupo aplicó a las células un recubrimiento antirreflectante a base de fluoruro de magnesio (MgF2) y su eficiencia aumentó hasta el 24,50%.
«Aunque este valor era inferior al de una célula gruesa (25,83%) porque se veía afectado por la menor capacidad de captación de luz de la oblea más delgada, se trataba de una eficiencia notable en comparación con la de las células solares flexibles actuales fabricadas con otros materiales rentables», explicaron los científicos, señalando que el uso de una oblea de 60 μm podía reducir los costes de producción en aproximadamente un 29%. «En conjunto, la tecnología flexible desarrollada en este estudio redujo el coste nivelado de la energía en aproximadamente un 39% (23%) a nivel de célula solar (módulo)».
Los académicos presentaron el nuevo proceso de fabricación en «Flexible solar cells based on foldable silicon wafers with blunted edges» (Células solares flexibles basadas en obleas de silicio plegables con bordes romos), publicado recientemente en Nature. En el grupo de investigación participan científicos de la china Tongwei (TW), la Universidad de Ciencia y Tecnología de Changsha, la Universidad del Petróleo del Suroeste, la Universidad de Soochow y la Universidad de Beihang,
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