Hoy en la conferencia EU PVSEC, imec, el centro de investigación e innovación líder mundial en nanoelectrónica, energía y tecnologías digitales, presenta una celda solar en tándem de película delgada que consiste en una celda superior de perovskita desarrollada por Imec dentro de las asociaciones de EnergyVille y Solliance, y una celda CIGS inferior del Centro de Investigación de Energía Solar e Hidrógeno (ZSW, Stuttgart, Alemania). La celda en tándem resultante de esta colaboración alcanza una eficiencia récord del 24,6 por ciento.

La celda superior de perovskita en el tándem usa luz en la parte visible del espectro solar, mientras que la luz en el espectro IR cercano que pasa a través de la célula de perovskita es recolectada por la célula CIGS subyacente. De este modo, la celda en tándem supera significativamente a las celdas de perovskita y CIGS independientes. Es más, Tanto las células de perovskita como las CIGS son células solares de película fina, allanando el camino hacia células solares flexibles de alta eficiencia y construyendo soluciones fotovoltaicas integradas (BIPV).

El tándem de 4 terminales consiste en una celda solar de perovskita apilada sobre una celda CIGS, basado en un concepto de dispositivo totalmente escalable para permitir la adopción industrial del proceso. La nueva eficiencia récord del 24,6 por ciento se logró gracias a varias innovaciones. En primer lugar, la transmitancia de la celda de perovskita para la luz infrarroja cercana se mejoró agregando capas de acoplamiento óptico a la pila en tándem y optimizando los electrodos transparentes. En segundo lugar, la propia perovskita se optimizó en términos de un ancho de banda prohibida de 1,72 eV para una mayor eficiencia en tándem.

La celda CIGS de 0,5 cm² de tamaño se ha fabricado en la línea de alta eficiencia en ZSW, empleando todos los procesos optimizados necesarios para la preparación de dispositivos de registro. Por tanto, era la muestra ideal para combinar con la célula de perovskita. En última instancia, las mejoras adicionales de la tecnología allanarán el camino hacia las células solares en tándem de película delgada con eficiencias de más del 30 por ciento.

"Trabajamos en dos tipos de células en tándem, "explica Tom Aernouts, líder del grupo de energía fotovoltaica de película delgada en imec / EnergyVille. "Combinamos nuestra tecnología de perovskita de última generación con celdas inferiores de silicio o CIGS. La ventaja de CIGS es que es una tecnología de película delgada, al igual que la perovskita, y que, por lo tanto, las celdas en tándem se pueden fabricar en una amplia variedad de formas y tamaños. Esto hace posible el uso de esta tecnología en aplicaciones fotovoltaicas integradas en edificios. El trabajo futuro se centrará en ampliar la tecnología hacia módulos más grandes. Es más, También estudiaremos el desarrollo de soluciones para celdas de dos terminales debido a su importancia para la industria fotovoltaica. En el final, lo importante es la adopción de nuestros resultados por parte de nuestros socios industriales ".

"Debemos la eficiencia récord a dos factores, "dice el Prof. Dr. Michael Powalla, miembro de la junta y jefe de la División Fotovoltaica de ZSW. "Por un lado a la célula de perovskita mejorada, por otro lado, a una de las mejores eficiencias del mundo para las células CIGS. Hay varios parámetros de la celda CIGS que podemos optimizar con respecto a su combinación con la celda superior de perovskita. Por lo tanto, esperamos valores de eficiencia aún mejores en el futuro, allanando el camino para mayores reducciones de costos ".

Este logro es el resultado de una colaboración internacional duradera de imec, ZSW y el Instituto de Tecnología de Karlsruhe.