Un grupo de investigación de los Países Bajos ha fabricado una célula solar monolítica en tándem de perovskita-PERC que utiliza un nuevo tipo de unión de recombinación de túnel (TRJ) basada en óxido de indio y estaño (ITO), óxido de níquel (II) (NiO) y carbazol (2PACz).
Explicaron que, por lo general, las TRJ se basan únicamente en ITO y 2PACz, y que la adición de la capa de NiO pretende reducir las derivaciones eléctricas en la célula superior de perovskita, debido a la falta de homogeneidad de la capa de 2PACz sobre ITO.
El grupo depositó la capa de NiO mediante deposición de capas atómicas (ALD), lo que, según afirman, mejora en gran medida la uniformidad de cobertura de la monocapa autoensamblada (SAM) de la TRJ.
Los investigadores construyeron la célula de perovskita superior con el TRJ propuesto, un absorbedor de perovskita, una capa de transporte de electrones basada en buckminsterfullereno (C60) y una capa de óxido de estaño (IV) (SnO2), una capa de ITO, un contacto metálico de plata (Ag) y un recubrimiento antirreflectante basado en fluoruro de magnesio (MgF2).
«El SnO2 se fabrica sobre una capa de C60, necesaria para evitar la interacción directa entre el precursor ALD y la capa de perovskita que puede reducir el rendimiento del dispositivo», explicaron.
Los académicos probaron el rendimiento de la célula en condiciones de iluminación estándar y lo compararon con el de un dispositivo de referencia con un TRJ basado únicamente en ITO y 2PACz.
La prueba demostró que la célula de referencia era capaz de alcanzar una eficiencia de conversión de potencia del 24,2%, una tensión en circuito abierto de 1,689 V, una densidad de corriente en cortocircuito de 18,6 mA/cm2 y un factor de llenado del 76,9%, mientras que el dispositivo basado en el novedoso TRJ alcanzó una eficiencia del 23,7%, una tensión en circuito abierto de 1,705 V, una densidad de corriente en cortocircuito de 18,0 mA/cm2 y un factor de llenado del 77,2%.
El equipo neerlandés explicó que, a pesar de la eficiencia ligeramente inferior, la célula que utiliza la nueva tecnología TRJ ofrece la ventaja de la cobertura uniforme de la SAM y una distribución más estrecha de la eficiencia del dispositivo, lo que, en su opinión, será muy beneficioso a la hora de escalar a tamaños de célula mayores. «Cuando se introduce NiO ALD entre el ITO y el 2PACz, la dispersión del rendimiento del dispositivo disminuye y las células funcionan de manera uniforme en los distintos dispositivos de un lote y de un lote a otro», afirmó.
La tecnología de la célula solar se describe en el estudio «Atomic layer deposition of NiO applied in a monolithic perovskite/PERC tandem cell» (Deposición en capa atómica de NiO aplicada en una célula tándem monolítica de perovskita/PERC), publicado en Solar Energy Materials and Solar Cells. Los investigadores proceden de la Universidad Tecnológica de Eindhoven y de la Organización de los Países Bajos para la Investigación Científica Aplicada (TNO).
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