Células solares de perovskita-CIGS en tándem, producido como resultado de la colaboración entre investigadores lituanos y alemanes, han alcanzado una eficiencia del 23,26%, que actualmente es un valor récord mundial en este tipo de celdas. Una razón del éxito radica en la capa intermedia de moléculas orgánicas de la célula:se autoensamblan para cubrir incluso superficies semiconductoras rugosas. Los materiales de autoensamblaje se sintetizaron en la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU), Lituania.

Hoy en día, las células solares en tándem de diversas configuraciones están en la agenda de muchos equipos de investigación de todo el mundo. La tecnología es interesante y prometedora, ya que busca superar los límites de la eficiencia de una sola celda. Es más, en la producción de células solares en tándem de película delgada, se pueden utilizar sustratos flexibles, lo que permite soluciones interesantes para aplicaciones de diseño y tecnología contemporánea.

La célula solar en tándem diseñada por el equipo de físicos de Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), Alemania combina perovskita y seleniuro de cobre-indio-galio (CIGS). Las capas de contacto entre estos dos semiconductores consisten en moléculas orgánicas a base de carbazol, funcionalizado con grupos de ácido fosfónico, que se organizan en lo que se conoce como monocapas autoensambladas (SAM).

Los materiales utilizados para SAM fueron desarrollados por el equipo de investigadores de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU), Lituania. Los químicos de KTU han sintetizado moléculas que se ensamblan en monocapas, que puede cubrir uniformemente cualquier superficie, incluidas las superficies rugosas de las células solares CIGS.

"Por lo general, el problema con la fabricación de los tándems de perovskita-CIGS es la superficie rugosa de la celda inferior, que es difícil de cubrir uniformemente mediante procesos convencionales basados ​​en soluciones. Nuestro método permite formar la capa de electrodo tan delgada como 1-2 nm, cubriendo toda la superficie. Es un proceso rentable y eficaz:las moléculas se depositan en la superficie a partir de soluciones diluidas y se forma la capa selectiva del espesor de una molécula. "explica Artiom Magomedov, Doctor. estudiante en KTU, uno de los autores de la invención.

Los materiales utilizados son sorprendentemente simples y robustos, lo que también les permite escalar a niveles industriales.

El equipo de químicos de KTU ha estado estudiando el uso de moléculas autoensambladas para formar la capa de electrodo durante un par de años. El material, sintetizado en KTU, se aplicó en la producción de una célula solar funcional con solo un contacto selectivo de monocapa de espesor por los físicos de HZB. Podían producir una célula solar en tándem monolítica a partir de perovskita y CIGS que alcanzaba una eficiencia certificada oficialmente del 23,26%. que actualmente es un valor récord mundial. La celda en tándem tiene un área activa de un centímetro cuadrado y, por lo tanto, alcanza otro hito, como perovskita, las células en tándem CIGS han sido hasta ahora significativamente más pequeñas.

"Las células solares en tándem de película fina son el futuro de la energía solar, ya que son más baratos y potencialmente mucho más eficientes. Los límites de eficiencia de los elementos solares basados ​​en silicio actualmente utilizados comercialmente son saturantes. Es más, los recursos de silicio son cada vez más escasos y cada vez es más caro extraer el elemento, "dice el profesor Vytautas Getautis, el jefe del grupo de investigación KTU detrás de la invención.

En EU PVSEC se presentó una nueva célula solar en tándem, récord mundial, la conferencia y exposición internacional de energía solar y fotovoltaica más grande del mundo, en Marsella, Francia el 11 de septiembre 2019, por el profesor Steve Albrecht del HZB. Se han presentado dos patentes para las capas de las células.