es.wedoany.com Noticia: Investigadores de Alemania y España han desarrollado un proceso rápido de recubrimiento al vacío que puede producir células solares tándem de perovskita-silicio con una eficiencia del 24,3% en 10 minutos.
Este método sin disolventes fue desarrollado conjuntamente por científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) y la Universidad de Valencia. El proceso permite la deposición rápida de capas uniformes de perovskita con un alto rendimiento, incluso en las superficies de silicio texturizado comúnmente utilizadas en células solares avanzadas.
El profesor del KIT, Dr. Ulrich Paetzold, declaró que la fabricación a escala industrial depende no solo de lograr una alta eficiencia, sino también de que el proceso de producción sea rápido, robusto y escalable. Explicó que el equipo demostró que un proceso de vacío excepcionalmente rápido no solo produce capas de película delgada uniformes, sino que también permite obtener células solares de perovskita-silicio altamente eficientes.
Las células solares tándem de perovskita-silicio colocan una célula superior de perovskita sobre una célula inferior de silicio convencional. Dado que estas dos capas absorben diferentes partes de la luz solar, pueden capturar una mayor porción del espectro solar, generando así más electricidad que los paneles solares de silicio puro tradicionales. Sin embargo, producir la capa de perovskita, que actúa como el componente activo de captación de luz en estas células solares, sigue siendo un desafío importante, ya que la fabricación industrial requiere la formación rápida y uniforme de capas de película delgada en áreas extensas.
Para abordar este desafío, el equipo de investigación conjunto empleó una técnica llamada sublimación de espacio cercano (CSS, por sus siglas en inglés). Se trata de un proceso rápido basado en el vacío, donde los materiales precursores se evaporan y se desplazan solo unos pocos milímetros antes de depositarse sobre la superficie de la célula de silicio, reaccionando posteriormente para formar la capa de perovskita. La estudiante de doctorado de la Universidad de Valencia y coautora del estudio, Sofia Chozas-Barrientos, indicó que el equipo utilizó CSS para depositar rápidamente los materiales precursores orgánicos sobre el silicio sin disolventes. El proceso consume relativamente pocos materiales precursores y los materiales de origen pueden reutilizarse, lo que lo hace atractivo para la producción a escala industrial. Añadió que, en los experimentos, la conversión se completó en 10 minutos, lo que supone un avance importante para los procesos basados en vacío.
En este estudio, el equipo ajustó meticulosamente los materiales de la célula solar para que absorbieran las bandas correctas de luz solar. Según se informa, regularon el contenido de bromo en la capa de perovskita utilizando una fuente orgánica mixta compuesta por yoduro de metilamonio y bromuro de metilamonio. El investigador del KIT, Dr. Alexander Diercks, quien realizó una estancia de intercambio de seis meses en la Universidad de Valencia (como parte del proyecto Nexus de Horizonte Europa), subrayó la importancia de este logro. Explicó que, al ajustar la proporción de estos dos componentes, el equipo pudo controlar el contenido de bromo en el material final y lograr una banda prohibida de 1,64 electronvoltios.
El proceso es adecuado para diversos diseños de superficies de silicio en células solares de alto rendimiento. Los científicos probaron el proceso CSS en subcélulas de silicio con superficies lisas, nanoestructuradas y microestructuradas sin cambiar la configuración de producción. Las imágenes de microscopía electrónica de barrido y los análisis de rayos X mostraron una cobertura de película uniforme. Las células solares tándem fabricadas con este método alcanzaron una eficiencia del 23,5% en células de silicio lisas, del 23,7% en células de silicio nanoestructuradas y del 24,3% en células de silicio microestructuradas.
El profesor de la Universidad de Valencia, Dr. Henk Bolink, resumió en el comunicado de prensa que esto es crucial para la escalabilidad, ya que el método de sublimación de espacio cercano forma capas de película delgada uniformes incluso en células de silicio texturizado, lo que hace que este método sea altamente relevante para el despliegue práctico. El estudio ha sido publicado en la revista Nature Energy.
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