Investigadores logran un 33,1% de eficiencia con células tándem de perovskita pasivada sobre silicio texturizado

Un equipo internacional de investigadores fotovoltaicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah (KAUST), la Universidad de Friburgo y el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE ha logrado un paso clave hacia la industrialización de las células solares en tándem de perovskita-silicio. El grupo demostró que la capa superior de perovskita puede pasivarse eficazmente incluso cuando se combina con células inferiores de silicio texturizado—que presentan superficies piramidales y representan el estándar industrial.

A diferencia de la pasivación en silicio, que solo influye en las capas superiores, el tratamiento aplicado a la perovskita mejora toda la capa activa, lo que conduce a mayores mejoras de eficiencia. Las células en tándem pasivadas alcanzaron una eficiencia del 33,1% y un voltaje de circuito abierto de 2,01V.

Las células en tándem combinan una capa superior de perovskita con una capa inferior de silicio. Esta tecnología ofrece avances notables en fotovoltaica, ya que las células tradicionales de silicio alcanzan un máximo de alrededor del 29,4% de eficiencia—cerca de su límite físico actual.

Para la producción a gran escala, es ventajoso utilizar células de silicio texturizado estándar de la industria como capa inferior, dado sus procesos de fabricación bien establecidos. Estas células tienen una estructura texturizada que aumenta el área superficial y mejora la eficiencia, pero complica la deposición de la capa de perovskita. Hasta ahora, no se había logrado una pasivación de alta calidad en superficies de silicio piramidales.

El grupo también señaló que la pasivación mejora la conductividad y el factor de llenado. Esta mejora proviene de un efecto de campo profundo que influye en toda la capa de perovskita—a diferencia del silicio, donde solo se benefician las capas superficiales.

El Dr. Oussama Er-Raji, autor principal del estudio e investigador en Fraunhofer ISE, declaró que la pasivación efectiva en células en tándem completamente texturizadas no se había logrado previamente, con avances anteriores limitados a superficies planas. El equipo logró una pasivación de alta calidad depositando 1,3-diaminopropano-dihidroyoduro en la superficie irregular de perovskita.

El profesor Stefaan De Wolf de KAUST mencionó que el hallazgo proporciona una base sólida para futuras investigaciones y mejora la comprensión de los procesos de conversión de luz dentro de la capa superior, apoyando el desarrollo de células en tándem mejoradas.

El profesor Stefan Glunz de la Universidad de Friburgo y jefe de fotovoltaica en Fraunhofer ISE añadió que la pasivación superficial no es meramente complementaria sino esencial para mejorar la eficiencia y estabilidad de las células. Señaló que la pasivación ha sido clave para el alto rendimiento en la producción industrial de células de silicio, y es probable que la industria fotovoltaica obtenga beneficios similares con las células tándem de perovskita y silicio.

Los resultados se basan en trabajos realizados dentro del proyecto insignia de Fraunhofer "MaNiTU" y los proyectos "PrEsto" y "Perle", financiados por el Ministerio Federal de Economía y Energía de Alemania.