Científicos de la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos) han fabricado una célula solar de heterounión de silicio (SHJ, por sus iniciales en inglés) de tipo n basada en una capa de transporte de huecos (HTL) hecha con láminas delgadas de óxidos metálicos de transición (TMO).
En el artículo «Universal interface engineering method for applying transition metal oxides in silicon heterojunction solar cell» (Método de ingeniería de interfaz universal para la aplicación de óxidos de metales de transición en células solares de heterojunción de silicio), publicado en Solar Energy Materials and Solar Cells, los investigadores señalan que los materiales TMO tienen un ancho bandgap y se utilizan en dispositivos fotovoltaicos de heterounión para aumentar su corriente de cortocircuito.
«Este trabajo presenta una aplicación exitosa de métodos de ingeniería de interfaz para mejorar el rendimiento de las células solares SHJ que utilizan películas delgadas de politungstato (WOx) y subóxido de vanadio (V2Ox)», declaró a pv magazine el autor principal de la investigación, Liqi Qao. «Mediante un control preciso del contenido de oxígeno en las películas de TMO, mitigamos las reacciones de interfaz perjudiciales entre los TMO y las capas de pasivación de silicio, lo que se tradujo en una mejora de la eficiencia de las células solares».
Los científicos seleccionaron estos dos materiales porque «establecen» un equilibrio entre la cantidad de vacantes de oxígeno y su capacidad de transporte selectivo. Aplicaron un tratamiento de plasma con boro (PTB) para aliviar la reacción de interfaz de la TMO con el sustrato mediante ingeniería de interfaz.
Al parecer, este tratamiento modifica el contenido de oxígeno en las películas de TMO, mejorando así sus propiedades electrónicas.
El grupo construyó una célula basada en WOx y un dispositivo basado en V2Ox. En la primera célula, el grosor de la película de WOx era de 2 nm, mientras que la capa de V2Ox utilizada en el segundo dispositivo tenía un grosor de 2 nm.
Ambos dispositivos de 2 cm × 2 cm se basaban en obleas de zona flotante (FZ) de 4 pulgadas procesadas en solución de hidróxido de tetrametilamonio (TMAH), pilas de silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H) y un revestimiento antirreflectante a base de fluoruro de magnesio (MgF2).
Probada en condiciones de iluminación estándar, la célula basada en WOx fue capaz de alcanzar una eficiencia de conversión energética del 23,30% y un factor de llenado del 80,80%. El otro dispositivo alcanzó valores del 22,04% y el 74,88%, respectivamente.
«Los resultados de nuestras células solares FJ-SHJ [heterounión frontal de silicio] basadas en TMO revelan que el PTB es un método que crea unas condiciones superficiales óptimas para la deposición de TMO y logra un equilibrio deseable entre la cantidad de defectos y el transporte de portadores de la película, lo que conduce a la mejora del rendimiento de las células solares SHJ basadas en TMO», concluyen los investigadores.
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