es.wedoany.com Noticia: Un equipo de investigación de la Universidad Politécnica de Hong Kong (PolyU) ha desarrollado una nueva célula solar tándem de perovskita y orgánica que mantiene un rendimiento estable incluso cuando algunas áreas están sombreadas. Los resultados se publicaron en la revista Nature Materials.
La investigación muestra que esta célula solar de película delgada puede mantener más del 90% de su eficiencia original después de soportar una polarización inversa de hasta -40 voltios. Normalmente, esta polarización inversa daña las células solares estándar de película delgada. Cuando árboles, nubes, edificios o aves bloquean la luz solar, los paneles solares pueden experimentar estrés por polarización inversa, un voltaje negativo que reduce la producción de energía eléctrica y puede causar daños permanentes a las células solares de película delgada. El equipo de PolyU afirma que el nuevo diseño es más resistente a este problema, acercando la tecnología a aplicaciones prácticas.
Las tecnologías solares de película delgada, como las de telururo de cadmio, seleniuro de cobre, indio y galio, perovskita y células solares orgánicas, son populares por su ligereza, flexibilidad y bajo costo de fabricación. Sin embargo, cuando parte del panel está sombreada, las células sombreadas generan un voltaje negativo que ejerce tensión sobre el material. Estas células solares transportan tanto electrones como iones, y permanecer en estado de polarización inversa durante mucho tiempo reduce el rendimiento y eventualmente causa daños. El equipo descubrió que el daño proviene de defectos llamados estados de trampa profunda (deep trap states), que existen en la capa generadora de electricidad, la heterounión de volumen (bulk heterojunction). Estos defectos atrapan cargas, reduciendo la eficiencia y aumentando la probabilidad de daños permanentes durante la operación en polarización inversa.
Para abordar este problema, los investigadores suprimieron los cúmulos de aceptores aislados (isolated acceptor clusters) en la zona de mezcla donante-aceptor de la célula solar, reduciendo la cantidad de estados de trampa profunda y haciendo que el dispositivo sea más duradero. La nueva célula solar orgánica puede soportar un voltaje de ruptura superior a -35 voltios, estableciendo un nuevo estándar de estabilidad y eficiencia para las células solares orgánicas.
La investigación también muestra que la célula solar orgánica mejorada puede proteger la capa de perovskita en las células solares tándem de perovskita inorgánica n-i-p y orgánica, evitando daños al dispositivo durante el sombreado al bloquear el túnel inverso (reverse tunneling). Incluso después de soportar un voltaje de -40 voltios, la célula solar tándem mantiene más del 90% de su eficiencia original. Estos dispositivos mantuvieron el 90% de su eficiencia inicial después de operar a -20 voltios durante 12 horas, y el 97% de eficiencia después de trabajar a -4,5 voltios durante 2000 horas (aproximadamente 83 días). Los investigadores afirman que estos resultados superan lo que las tecnologías solares de película delgada actuales pueden lograr.
El profesor Li Gang, catedrático de Tecnología de Conversión de Energía del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de la Universidad Politécnica de Hong Kong, declaró que el equipo ha logrado avances importantes en la estabilidad de las células solares orgánicas y las células solares tándem de perovskita y orgánica bajo condiciones desafiantes de polarización inversa, realizando contribuciones innovadoras para comprender el funcionamiento y la durabilidad de los dispositivos. Este nuevo trabajo se basa en investigaciones previas del equipo publicadas en 2025 en Nature Energy. En ese estudio, desarrollaron células solares tándem de perovskita inorgánica n-i-p y orgánica con una eficiencia de conversión de potencia del 25,9%, certificada de forma independiente en un 25,1% mediante modulación del contacto inferior. En este nuevo estudio, la eficiencia de conversión de potencia de la célula solar tándem supera el 26% y muestra una mayor resistencia al estrés por polarización inversa, acercando la tecnología a su uso en módulos solares prácticos.
