Nuevo avance: mayor eficiencia solar con recubrimientos orgánicos avanzados en células en tándem

MadridInvestigadores han descubierto cómo aumentar la eficiencia de las células solares mediante un revestimiento orgánico especial. Han optimizado células solares hechas de silicio y perovskita, lo que podría llevar a paneles solares más eficientes y económicos.

En las celdas solares, la luz golpea un semiconductor y expulsa electrones, creando huecos con carga positiva. Estas cargas se recogen como corriente eléctrica. Celdas en tándem utilizan dos tipos de semiconductores para captar una gama más amplia de luz solar, aumentando así su eficiencia. La pareja principal es el silicio, que captura la luz roja e infrarroja cercana, y el perovskita, que captura bien la luz visible.

Puntos Clave:

• Las obleas de silicio estándar producidas mediante el proceso Czochralski son más económicas pero presentan microtexturas en la superficie.
• Las obleas microtexturadas capturan mejor la luz, pero generan defectos cuando se recubren con perovskita.
• Un nuevo recubrimiento orgánico con CF3-TEA ayuda a suavizar estos defectos y mejora las propiedades electrónicas.
• Se ha logrado una eficiencia cercana al 31% con este recubrimiento en células solares tándem.

La reciente investigación emplea oblea de silicio más económicas creadas mediante el proceso Czochralski, que presentan estructuras diminutas en forma de pirámide. Estas estructuras son eficientes en la absorción de luz al reflejar menos. Normalmente, se utilizan obleas de silicio pulido, que son más costosas, en los sistemas de perovskita/silicio.

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Estas superficies microestructuradas presentan un inconveniente. Al recubrirse con perovskita, suelen aparecer defectos que disminuyen la eficiencia y la estabilidad. Estos defectos dificultan el movimiento de los electrones, provocando pérdida de energía a través de procesos no emisores de luz.

El equipo de investigación liderado por el Prof. Kai Yao ha encontrado una solución. Utilizan un método de recubrimiento por pulverización para aplicar un químico especial llamado CF3-TEA. Esto crea una capa uniforme, incluso en superficies diminutas e irregulares. Las fuertes propiedades de este recubrimiento CF3-TEA reducen significativamente los problemas causados por imperfecciones en la superficie.

El revestimiento disminuye la pérdida de electrones, permitiendo una transferencia más eficiente hacia la capa que los captura. Este cambio con CF3-TEA ha permitido que las celdas solares en tándem de perovskita/silicio alcancen casi un 31% de eficiencia y mantengan su estabilidad con el tiempo.

Este nuevo avance es emocionante porque permite el uso de obleas de silicio más baratas sin reducir la eficiencia de las celdas solares. La capacidad de mantener una alta eficiencia y estabilidad con materiales de bajo costo podría significar un gran paso adelante para la energía renovable. Esto podría hacer que la energía solar sea más accesible y llevar a un uso más amplio en todo el mundo.