Celdas solares de perovskita con silicio logran una eficiencia de 25.2%

Florent Sahli y Jérémie Werner, desde años atrás se han dedicado al desarrollo de celdas con perovskita. Celdas tándem multi-unión de silicio y elementos semiconductores.

En uno de los muchos estudios para elaborar celdas solares más eficientes a un costo de fabricación razonable; los investigadores Florent Sahli y Jérémie Werner son los responsables de los equipos de investigación en Neuchâtel, del Laboratorio de fotovoltaica de EPFL y el centro fotovoltaico CSEM; financiado por Synergy de Nano-Tera.ch, la Oficina Federal de Energía de Suiza y la Fundación Nacional de Ciencia de Suiza.

Mejoramiento exponencial de la eficiencia.

La eficiencia de las células solares confeccionadas con perovskita de multi unión tándem con silicio principalmente, se ha incrementado desde un 3,8% en 2009 hasta un 20,1% en 2014. Los análisis detallados calculan que el límite teórico de la eficiencia de esta tecnología se sitúa en torno al 31%. Por el momento, ya nos estamos acercando mucho a esa cifra; siendo al 30% una cifra alcanzable en el corto y mediano plazo.

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Los dispositivos tándem que combinan perovskita y celdas solares de silicio son elementos prometedores para lograr eficiencias de conversión de energía por encima del 30%. Los celdas solares tándem de perovskita / silicio monolíticos, cuentan con dos capas de última tecnología. Han presentado hasta ahora celdas de silicio que se pulen en su parte frontal esto para que sean compatibles con el proceso de fabricación con perovskita.

Esta combinación conlleva a mayores costos potenciales de producción, mayores pérdidas por reflexión y captación de luz en condiciones poco ideales.

Celdas solares de perovskita con silicio logran una eficiencia de 25.2%

Para abordar este problema, desarrollaron un proceso de deposición de células; que logra un crecimiento de múltiples compuestos con propiedades optoelectrónicas. Controladas directamente en la capa de silicio monocristalino texturizado de tamaño micrométrico.

Los dispositivos en tándem con una célula heterounión de silicio y una unión de recombinación de silicio nano cristalino demuestran una eficiencia en estado estable, certificada con una eficiencia del 25.2% de conversión.

La perovskita complementa al silicio; convierte luz azul y verde de manera más eficiente, mientras que el silicio es mejor para convertir luz roja e infrarroja.

El diseño óptico produce una densidad de corriente de 19,5 mA por cm2. Gracias a la textura piramidal de silicio y marca una dirección para la investigación de dispositivos tándem con perovskita / silicio monolíticos con una eficiencia cercana al 30% a corto plazo.

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