Investigadores del Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) y de la Universidad Johannes Kepler de Linz han desarrollado un método de coevaporación simple para sintetizar nanopartículas de diseleniuro de cobre, indio y galio (CIGSe). Las nanopartículas se autoensamblan en una película delgada mientras forman nanocristales de seleniuro. Cuando se combina con una capa amortiguadora de sulfuro de cadmio (CdS), la célula solar basada en nanopartículas CIGSe produce una eficiencia de conversión de energía mejorada de aproximadamente el 12,6 %, un aumento absoluto del 2,5 % en comparación con un dispositivo de referencia sin nanopartículas.

Las células solares ultrafinas CIGSe prometen un bajo consumo de material y una producción rentable, pero la eficiencia de la célula se ve afectada por la absorción insuficiente de luz en la región del infrarrojo cercano (NIR) debido al espesor reducido de la capa de CIGSe que absorbe la luz. Para superar este problema, investigadores del HZB y la Universidad Johannes Kepler de Linz han introducido una nueva estrategia para sintetizar nanopartículas de CIGSe.

Las nanopartículas se autoensamblan formando una fina película durante el proceso de coevaporación. Debido a la alta energía libre superficial de las nanopartículas, los átomos de seleniuro de la capa tampón de CdS pueden migrar fácilmente a la película de CIGSe y formar nanocristales de seleniuro con tamaño y distribución espacial controlados. La formación de nanocristales de seleniuro puede extender el borde de absorción de luz a la región NIR y mejorar la conversión de luz NIR.

La célula solar optimizada basada en nanopartículas CIGSe muestra una eficiencia del 12,6%, lo que representa una mejora considerable en comparación con una célula de referencia sin nanopartículas. Este estudio demuestra un enfoque simple y escalable para fabricar células solares CIGSe ultrafinas de alto rendimiento. El enfoque también podría ampliarse a otras células solares de película fina, como CdTe y CZTSSe.