Las células solares en tándem totalmente de perovskita, células solares compuestas de perovskitas apiladas de banda prohibida ancha (WBG) y banda prohibida estrecha (NBG), podrían ser soluciones energéticas particularmente prometedoras. En comparación con otros sistemas fotovoltaicos existentes, estas células podrían lograr una buena eficiencia energética al mismo tiempo que reducen significativamente los costos de fabricación.

Investigadores de la Universidad de Carolina del Norte en Chapell Hill y la Universidad de Rochester han ideado recientemente un nuevo método asistido por gas caliente que podría mejorar la fabricación de películas de perovskita NBG para células solares en tándem. Esta estrategia combinada con un material antioxidante agregado en la película, ambos presentados en un artículo publicado en Nature Energy , podría aumentar la vida útil de la recombinación de portadores de las células solares (es decir, el tiempo que tardan en decaer los portadores de carga en exceso).

"Las células solares de perovskita en tándem totalmente de perovskita prometen reducir el costo de los sistemas fotovoltaicos, debido a su potencial para alcanzar una eficiencia mucho mayor que sus contrapartes de unión única, al tiempo que mantienen los procesos de fabricación de la solución", dijo Jinsong Huang, uno de los investigadores. que llevó a cabo el estudio, le dijo a TechXplore. "Además, en comparación con los módulos de perovskita de unión única, la aplicación de estructuras en tándem, que tienen fotocorrientes mucho más pequeñas pero un fotovoltaje más alto, también puede reducir la reducción de eficiencia de celda a módulo y, por lo tanto, permitir la realización de mayores eficiencias de módulo para módulos monolíticamente interconectados. en una serie".

En las células solares en tándem totalmente de perovskita, las capas de perovskita WBG y NBG se depositan mediante un método llamado revestimiento de cuchillas. El recubrimiento con cuchilla, también conocido como recubrimiento con cuchilla o rasqueta, es una técnica de recubrimiento escalable que consiste en aplicar un exceso de material de recubrimiento a un sustrato y luego quitar un poco con una cuchilla, hasta que se alcanza el recubrimiento deseado.

Huang y sus colegas idearon una nueva estrategia de revestimiento de cuchillas que podría ser particularmente favorable para la fabricación de películas de perovskita NBG. A diferencia de otras estrategias típicamente empleadas, su técnica utiliza un gas caliente.

"Para crear nuestras películas de perovskita NBG, desarrollamos una estrategia de recubrimiento con cuchilla asistida por gas caliente para lograr películas gruesas, de gran superficie y de alta calidad", dijo Huang. "El gas caliente aceleró el secado de los solventes de alto punto de ebullición para solidificar la película húmeda recubierta, evitando que la solución a microescala fluya. Además, se introdujo un agente reductor clorhidrato de bencilhidracina (BHC) para evitar que Sn ²⁺ y oxidación de yoduro durante la deposición de la película y, lo que es más importante, para soportar la exposición al aire durante la fabricación del módulo".

Usando su nuevo método de recubrimiento de cuchillas, Huang y sus colegas pudieron suprimir los procesos desfavorables que ocurrían durante el recubrimiento de su película de perovskita NBG. A continuación, la película resultante se utilizó para crear células solares en tándem totalmente de perovskita con una notable eficiencia del 21,6 %, con un 14,3 cm ² área de apertura, que correspondía a una eficiencia de área activa del 23%.

"Nuestro innovador método de recubrimiento de aspas asistido por gas caliente permite la fabricación de alto rendimiento de películas NBG de gran área y alta calidad para células solares en tándem de perovskita", agregó Huang. "Por otro lado, ampliar los módulos solares en tándem totalmente de perovskita es un desafío debido a la degradación de la subcélula de banda estrecha durante el procesamiento del módulo en condiciones ambientales. En este trabajo, el agente reductor BHC permite la fabricación de módulos en un entorno ambiental, lo cual es un paso crítico hacia la industrialización".

En el futuro, el trabajo reciente de este equipo de investigadores podría contribuir a la industrialización y la mejora de las células solares en tándem de perovskita eficientes que son más asequibles. Mientras tanto, los investigadores planean usar su método para desarrollar módulos solares más eficientes y estables con áreas de superficie más grandes. + Explora más

Módulos solares en tándem de perovskita completamente escalables

© 2022 Red Ciencia X