El fabricante chino de módulos solares Longi ha revelado que ha logrado una eficiencia de conversión de potencia del 34,6% en dispositivos prototipo de células solares de perovskita en tándem de dos terminales.
«Actualmente, los dispositivos prototipo en tándem de dos terminales desarrollados por el equipo de tándem de Longi han sido certificados autoritativamente con una eficiencia récord del 34,6%», dijo el fabricante, sin proporcionar más detalles técnicos. «Las células en tándem de dos terminales de tamaño comercial desarrolladas para la producción en serie (M6) y los primeros módulos en tándem de cuatro terminales y metro cuadrado del mundo han sido certificados con autoridad con eficiencias del 30,1% y el 25,8%, respectivamente. Estos resultados demuestran una importante ventaja de eficiencia sobre la tecnología de células de silicio de unión simple».
El anuncio se hizo durante la presentación de un artículo científico que describe en detalle la célula solar en tándem de perovskita-silicio que presentó en diciembre de 2023. Este dispositivo fotovoltaico logró lo que sigue siendo hasta la fecha la mayor eficiencia de conversión de potencia jamás registrada para este tipo de célula.
En su momento, el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) del Departamento de Energía de EE.UU. confirmó los resultados, que representan un récord mundial para este tipo de célula. El récord anterior estaba en manos de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST) de Arabia Saudí, que logró en junio una eficiencia del 33,7% para un dispositivo con la misma configuración.
El resultado de Longi es también la primera eficiencia certificada que supera el límite Shockley-Queisser de 33,7% para una célula solar en tándem de doble unión.
El equipo de investigación del fabricante explicó que la célula se basa en una estrategia de pasivación de la interfaz bicapa que maximiza el transporte de electrones y el bloqueo de huecos. Esto se consigue mediante la incorporación de una fina capa de fluoruro de litio (LiF) y la deposición de moléculas de dióxido de etilendiamonio (EDAI) de cadena corta.
«Una capa de LiF más gruesa puede ayudar a mejorar la pasivación, pero conlleva una considerable pérdida resistiva indeseable», señalaron. «No obstante, la molécula EDAI puede pasivar químicamente las zonas no pasivadas que no están en contacto con la capa de LiF, formando contactos localizados a nanoescala en la interfaz perovskita/C60, lo que puede proporcionar un equilibrio óptimo entre pasivación y extracción de carga».
Los investigadores afirman que consiguieron un «mejor» acoplamiento estructural entre la célula superior de perovskita y la inferior de silicio cristalino gracias a una tecnología patentada para células solares de heterounión de silicio con superficie texturizada asimétrica. «La superficie frontal de esta célula de silicio tiene una superficie de textura fina, lo que facilita la preparación en solución de la película de perovskita, mientras que la superficie posterior de la célula de silicio utiliza una superficie texturizada estándar de gran tamaño para lograr una mejor pasivación y respuesta espectral infrarroja», añadieron.
Gracias a la bicapa de LiF/EDAI se consiguió aumentar la tensión de circuito abierto y el factor de llenado del dispositivo, que alcanzaron valores de 1,97 V y 83,0%, respectivamente, ya que suprimió la recombinación interfacial junto con una extracción de carga más eficaz en la interfaz de la capa de transporte de electrones (ETL).
Según Longi, su trabajo de investigación ha recibido el firme apoyo de la Universidad de Suzhou, el Instituto de Investigación de Energía Limpia de Huaneng y la Universidad Politécnica de Hong Kong (HKPU). Se presentó en el estudio «Perovskite-silicon tandem solar cells with bilayer interface passivation» (Células solares en tándem de perovskita y silicio con pasivación de interfaz bicapa), publicado en nature.
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