Explicaron que el dispositivo se basa en un aditivo de perovskita conocido como tetrahidrotriazinio que, según se informa, mejora la estabilidad de fase de la película de perovskita en condiciones de calor y luz
Un equipo de investigadores de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST) ha revelado los detalles de la célula solar en tándem de perovskita y silicio con una eficiencia del 33,7% que la universidad saudí anunció en mayo de 2023.
En el estudio “Enhanced cation interaction in perovskites for efficient tandem solar cells with silicon in Science” (Interacción catiónica mejorada en perovskitas para células solares en tándem eficientes con silicio en Science), publicado en Science, los científicos explicaron que desarrollaron la célula solar en tándem con un nuevo aditivo de perovskita conocido como tetrahidrotriazinio, que se sintetizó in situ en combinación con dicloruro de metilendiamonio en una solución precursora.
“Nuestro método consiste en utilizar una estrategia de aditivos, un paso sencillo, aunque con una química compleja detrás, que mejora significativamente una plataforma celular ya de por sí buena”, declaró a pv magazine Erkan Aydin, autor correspondiente de la investigación. “Además, nuestro enfoque de ajuste composicional mejora la estabilidad de fase de estas películas en condiciones de calor y luz”.
La arquitectura de la célula se basó en el dispositivo en tándem que logró una eficiencia certificada del 32,5% en 2023, que se obtuvo “centrándose en la interconexión eficiente de las subcélulas de perovskita y silicio, junto con una gestión óptica extrema”, según Aydin.
Stefaan De Wolf, coautor de la investigación, subrayó que los hallazgos a escala de laboratorio necesitan la cooperación de la industria antes de que el tetrahidrotriazinio se incorpore a la fabricación comercial de células en tándem de perovskita y silicio. “Nuestros esfuerzos de laboratorio para reducir la pérdida de rendimiento a menor costo son científicos. Estas mejoras iterativas pueden tener grandes implicaciones industriales, pero necesitamos socios que nos muestren cómo trasladar nuestros hallazgos a una escala mayor”, afirmó.
“La respuesta de la industria ha sido positiva, y estamos buscando socios industriales para colaborar en estos aspectos en plataformas de dispositivos a escala”, añadió Aydan.
La célula, con una eficiencia del 33,7% y certificada por la Instalación Europea de Pruebas Solares (ESTI, por sus iniciales en inglés), tenía un área de dispositivo de 1 cm2 y una célula de perovskita superior basada en un diseño p-i-n. También alcanzó una tensión de circuito abierto de 1,985 V, una densidad de cortocircuito de 21,02 mA cm2 y un factor de llenado del 81,6%.
En comparación, un dispositivo de referencia sin tratamiento de tetrahidrotriazinio alcanzó una eficiencia de conversión de potencia del 32,8%, una tensión en circuito abierto de 1,949 V, una densidad de cortocircuito de 20,96 mA cm2 y un factor de llenado del 80,5%.
El dispositivo tratado también mostró una mayor estabilidad después de 1500 horas en comparación con las células fabricadas sin tetrahidrotriazinio. Además, los investigadores descubrieron que el dispositivo en tándem de perovskita-silicio no encapsulado conservaba más del 82% de su rendimiento inicial tras 300 minutos de seguimiento del punto de máxima potencia (MPP) bajo iluminación solar continua, en aire ambiente a 75 ºC, mientras que el dispositivo de control alcanzaba el 80% de su rendimiento inicial en 120 minutos.
De cara al futuro, Esma Unger, coautora del estudio en la KAUST, declaró a pv magazine que el objetivo de investigación a largo plazo del KAUST KPV-LAB es desarrollar una solución fotovoltaica realista de alta eficiencia para climas soleados y cálidos. “En KAUST, no sólo nos centramos en crear células solares en tándem de alta eficiencia, sino también en garantizar su estabilidad operativa a largo plazo”, declaró, añadiendo que la estabilidad y abordar los retos pendientes es el principal objetivo ahora.
El trabajo fue descrito por investigadores de la KAUST y la Universidad de Mármara (Turquía).
Fuente: pv-magazine-mexico.com