La nueva tecnología tiene eficiencias de conversión de energía de alrededor del 12% cuando se iluminan con electrodos inferiores de óxido de estaño dopado con flúor o electrodos superiores de grafeno. en comparación con el 7% de las células solares semitransparentes convencionales.

El desarrollo de células solares transparentes o semitransparentes con alta eficiencia y bajo costo para reemplazar los paneles solares opacos y costosos existentes a base de silicio se ha vuelto cada vez más importante debido a las crecientes demandas de los sistemas fotovoltaicos integrados en edificios (BIPV). El Departamento de Física Aplicada de la Universidad Politécnica de Hong Kong (PolyU) ha desarrollado con éxito células solares de perovskita semitransparentes eficientes y de bajo costo con electrodos de grafeno. Las eficiencias de conversión de energía (PCE) de esta nueva invención son de alrededor del 12% cuando se iluminan con electrodos inferiores de óxido de estaño dopado con flúor (FTO) o electrodos superiores de grafeno. en comparación con el 7% de las células solares semitransparentes convencionales. Su posible bajo costo de menos de HK $ 0.5 / Watt, reducción de más del 50% en comparación con el costo existente de las células solares de silicio, permitirá que se utilice ampliamente en el futuro.

La energía solar es una fuente importante de energía renovable, en el que se utilizará una célula solar para convertir la energía luminosa directamente en electricidad por efecto fotovoltaico. El panel solar de silicio cristalino de primera generación es altamente estable con una conversión de energía eficiente, pero opaco y caro. La célula solar de segunda generación, a saber, célula solar de película fina, es liviano y se puede hacer flexible. Sin embargo, están hechos de materiales raros con una estructura complicada y necesitan tratamientos a alta temperatura. Con los objetivos de investigación de producir paneles solares de PCE altos, fácil fabricación, y bajo costo, en años recientes, Los científicos han estado investigando las células solares de tercera generación. La célula solar de perovskita como nueva célula solar de tercera generación ha atraído mucha atención recientemente debido a su alta eficiencia de conversión de energía. proceso de fabricación conveniente y potencialmente bajo costo.

Con el objetivo de mejorar los PCE y reducir los costos de los paneles solares semitransparentes, El investigador de PolyU ha desarrollado las primeras células solares de perovskita semitransparentes con grafeno como electrodo. El grafeno es un candidato ideal para electrodos transparentes en células solares con alta transparencia, buena conductividad y potencialmente bajo costo. La característica semitransparente de la célula solar le permite absorber la luz de ambos lados, y se puede utilizar ampliamente en Windows, fachadas, persianas y tejados de edificios para convertir la energía solar en electricidad, aumentando así sustancialmente el área de superficie para recolectar energía solar.

Si bien el grafeno como material avanzado se inventó hace más de 10 años, PolyU innovó técnicas de procesamiento simples para mejorar la conductividad del grafeno para cumplir con los requisitos de sus aplicaciones en células solares. Primeramente, la conductividad del grafeno se mejoró drásticamente al recubrir una capa delgada de polímero conductor poli (3, 4-etilendioxitiofeno):poli (estirenosulfonato) (PEDOT:PSS), que también se utilizó como capa de adhesión a la capa activa de perovskita durante el proceso de laminación. En segundo lugar, para mejorar aún más la eficiencia de la conversión de energía, El investigador de PolyU descubrió que al fabricar la celda solar con grafeno de deposición de vapor químico multicapa como electrodos superiores transparentes, la resistencia laminar del electrodo podría reducirse aún más mientras se mantiene la alta transparencia de los electrodos. Finalmente, El rendimiento de esta nueva invención se optimiza aún más mejorando el contacto entre los electrodos de grafeno superiores y la capa de transporte de huecos (espiro-OMeTAD) en las películas de perovskita.

Debido a la excelente flexibilidad mecánica del grafeno y la conveniente preparación de los dispositivos, La invención de PolyU se puede utilizar para la producción en masa de células solares semitransparentes de perovskita con proceso de impresión o rollo a rollo. Las células solares semitransparentes llenarán el vacío en el mercado que no se puede lograr con las células solares existentes que dominan el mercado.

Los resultados del estudio se han publicado en Materiales avanzados , una revista líder en ciencia de materiales.