es.wedoany.com Noticia: La Organización Neerlandesa para la Investigación Científica Aplicada (TNO) y el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (Fraunhofer ISE) de Alemania llevaron a cabo una prueba al aire libre de un año de duración para medir el rendimiento exterior de la tecnología solar de perovskita. El estudio reveló que múltiples factores provocan una degradación significativa de la perovskita.
Los investigadores seleccionaron una célula solar de triple unión perovskita/perovskita/silicio de 1 cm × 1 cm para las pruebas. La autora de correspondencia, Petra Manshanden, declaró a pv magazine que se eligió el dispositivo de triple unión debido a su mayor límite teórico de eficiencia y a que no existían datos previos de exposición prolongada al aire libre para este tipo de dispositivos. El dispositivo probado es una célula tándem monolítica de triple unión, compuesta por una célula inferior de silicio heterounión tipo p y dos subcélulas de perovskita apiladas. El sustrato de silicio tiene una textura en la parte posterior y un contacto metálico posterior cerrado, actuando como absorbedor de infrarrojo cercano. Sobre el óxido de indio y estaño (ITO) se depositó una célula intermedia de perovskita de 1,56 eV, utilizando poli(bis(4-fenil)(2,4,6-trimetilfenil)amina) y poli(9,9-bis(3′-(N,N-dimetilamino)propil)-2,7-fluoreno)-alt-2,7-(9,9-dioctilfluoreno) como capas de transporte de huecos, y fullereno (C60) con óxido de estaño (SnOx) como pila de transporte de electrones. Una segunda capa de interconexión de ITO separa la célula intermedia de la célula superior, que emplea una monocapa autoensamblada denominada 2PACz y un absorbedor de perovskita de banda ancha. La célula superior también utiliza C60 y SnOx para la extracción de electrones, y se completa mediante una capa de ITO y un contacto de plata (Ag) evaporada. La superficie del dispositivo está recubierta con una película antirreflectante de fluoruro de magnesio (MgF₂).
La estación de pruebas al aire libre se encuentra en Petten, Países Bajos. Los módulos de prueba se instalaron en el tejado, orientados al sur, con un ángulo de inclinación fijo de 30° y un albedo local del 10%, para optimizar la generación anual de energía. Las mediciones exteriores del primer mes mostraron un rendimiento similar por la mañana y por la tarde, con solo diferencias transitorias tempranas que desaparecieron tras la fase de estabilización inicial. El monitoreo a largo plazo reveló un comportamiento de degradación en dos etapas: la eficiencia descendió del ~17-18% inicial a ~15% en marzo, luego a ~13-14% en abril, seguido de una disminución continua. La primera etapa de degradación se atribuyó principalmente a pérdidas de voltaje, mientras que la segunda etapa estuvo relacionada con la delaminación de la capa de encapsulación, lo que provocó una reducción en la recolección de corriente y el acoplamiento óptico.
El análisis microscópico confirmó que la delaminación ocurrió dentro de la pila de encapsulación, no en las uniones activas, lo que indica que el problema radica en fallos mecánicos o de adhesión entre capas, no en la entrada de humedad. Los análisis de EQE y J-V indicaron además que la pérdida de rendimiento no puede atribuirse a cambios en la banda prohibida o a la degradación intrínseca del absorbedor, sino a pérdidas relacionadas con las interfaces y las rutas de derivación. Las imágenes de fotoluminiscencia y electroluminiscencia tras una exposición prolongada mostraron una fuerte inhomogeneidad espacial, con la capa intermedia de perovskita dominando el flujo de corriente y la unión superior significativamente debilitada, lo que confirma que la derivación parcial y la degradación no uniforme son modos de fallo clave en la pila de la célula.
Las pruebas de fiabilidad en interiores confirmaron que el dispositivo tiene buena estabilidad frente a calor húmedo en condiciones de sellado de bordes, pero sufre pérdidas significativas bajo ciclos térmicos e irradiación ultravioleta, esta última causando aproximadamente un 65% de degradación. En general, a pesar de la degradación y los efectos de histéresis, el dispositivo logró una eficiencia media anual de aproximadamente el 10%, con un rendimiento fuertemente dependiente de la irradiancia y las variaciones espectrales. Manshanden explicó que la muestra alcanzó el 80% de su eficiencia de conversión de potencia inicial después de cinco meses de funcionamiento al aire libre, y el 50% después de siete meses. El análisis de la degradación temprana indicó que la unión superior es el componente más inestable de la pila del dispositivo. Mientras tanto, la unión intermedia, que inicialmente limitaba la generación de corriente, desarrolló derivaciones parciales en los bordes durante el funcionamiento. Otras pérdidas se atribuyeron a la degradación de las capas de transporte de carga, posiblemente impulsada por la operación continua a altas temperaturas.
Los resultados de esta investigación se han publicado en la revista RRL Solar, bajo el título «One Year of Outdoor Performance of Perovskite/Perovskite/Silicon Triple-Junction Solar Cell» (Un año de rendimiento exterior de una célula solar de triple unión perovskita/perovskita/silicio). Manshanden concluyó que estos hallazgos ayudan a comprender los mecanismos de degradación y a impulsar el desarrollo de dispositivos de próxima generación más estables, y que las pruebas correspondientes están en curso.
Este artículo es compilado por Wedoany, las citas de la IA deben indicar la fuente «Wedoany»; si hay alguna infracción u otro problema, por favor notifícanos a tiempo, este sitio lo modificará o eliminará. Correo electrónico: news@wedoany.com
