Fig.1 Medición precisa del CDC. Crédito:Instituto de Física
Las células solares son dispositivos fotovoltaicos que convierten la luz en electricidad. Durante el proceso de conversión fotoeléctrica, un dispositivo fotovoltaico se somete internamente a múltiples procesos de dinámica de portadores de carga. Estos procesos portadores de carga internos dominan intrínsecamente el rendimiento de un dispositivo fotovoltaico en sí.
Entonces, aquí vienen las preguntas. ¿Cómo podemos medir con precisión estos parámetros de la dinámica del portador de carga? ¿Cómo podemos comprender con precisión el mecanismo físico de estos procesos dinámicos? Es un tema de investigación importante en los campos de la fotoeléctrica y la electroóptica. También es un enfoque importante para evaluar el rendimiento del material y orientar la optimización de la estructura del dispositivo para mejorar el rendimiento de los dispositivos fotovoltaicos.
Grupo del Prof. Meng Qingbo del Instituto de Física, La Academia de Ciencias de China se ha dedicado al desarrollo de métodos cuantitativos de medición y análisis de propiedades físicas como la dinámica de carga y los estados defectuosos de las células solares mientras explora nuevas células solares de película delgada de alto rendimiento. y ha logrado una serie de resultados de investigación.
Por ejemplo, se ha desarrollado con éxito un sistema de medición fotoeléctrica transitoria modulada, que ha realizado la medición de la dinámica de carga de las células solares en condiciones reales de funcionamiento. También se ha logrado la medición de la dinámica iónica para células solares de perovskita. Se ha estudiado el análisis cuantitativo de la interfase y la distribución de defectos en masa de las células solares y también se ha dilucidado el origen de la estabilidad eléctrica de las células solares de perovskita.
Fig.2 Simulación del transporte de carga dentro del absorbedor de perovskita y proceso de establecimiento del fotovoltaje. Crédito:Instituto de Física
Recientemente, El grupo de Meng se centró en la capacitancia diferencial de los dispositivos fotovoltaicos para discutir la validez del marco de estado de cola convencional basado en tecnologías eléctricas transitorias.
Señalaron que el modelo de estado de cola convencional tiene ciertas suposiciones poco razonables sobre la consistencia del estado de medición de los dispositivos y el proceso físico para el establecimiento de fotovoltaje transitorio.
Es más, demostraron que este marco de estado de cola convencional basado en tecnologías eléctricas transitorias no es universal y racional en los campos de medición e investigación de células solares.
Después de simular la dinámica de la portadora y el mecanismo de pérdida de carga detrás de los transitorios eléctricos mediante un cálculo teórico, propusieron una nueva metodología de análisis para extraer cuantitativamente las propiedades de la dinámica de carga y el mecanismo de pérdida de carga de los dispositivos fotovoltaicos (como la eficiencia cuántica de extracción y recolección de carga y la densidad de defectos dentro del absorbedor) de las tecnologías eléctricas transitorias. Esta metodología es universal para estudiar el silicio convencional, células solares de kesterita y perovskita emergentes aquí y es capaz de extenderse a otros sistemas de dispositivos fotovoltaicos similares.
Fig.3 Estudio de transitorios eléctricos de células solares de perovskita, tales como la eficiencia cuántica de extracción y recolección de carga (B) y la densidad de defectos dentro del absorbedor (C). Crédito:Instituto de Física
Este trabajo proporciona una ruta atractiva para una investigación exhaustiva de los procesos de física dinámica y el mecanismo de pérdida de carga de las células solares y posee aplicaciones potenciales para otros dispositivos fotoeléctricos.
Este estudio titulado "Explotación de transitorios eléctricos para cuantificar la pérdida de carga en células solares" se publicó en Joule .
