Un equipo internacional de investigadores descubre el poder de la pasivación en las células solares tándem de silicio perovskita
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Un equipo internacional de científicos fotovoltaicos ha dado un paso crucial hacia la industrialización de las células solares de silicio perovskita en tándem. Han demostrado que la pasivación de la célula superior de perovskita es posible en combinación con células inferiores de silicio texturizado de gran tamaño piramidal, que son el estándar actual de la industria de células solares. Además, descubrieron que la pasivación afecta a toda la capa de perovskita -a diferencia del silicio, en el que el tratamiento superficial sólo influye en las capas superiores-, lo que permite mejorar aún más la eficiencia.
Los investigadores fotovoltaicos de la Universidad Rey Abdullah de Ciencia y Tecnología (KAUST), la Universidad de Friburgo y el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE presentaron sus innovaciones tecnológicas y científicas para la pasivación de las células superiores de perovskita en la revista Science.
Las células solares de silicio perovskita en tándem constan de una célula superior de perovskita y una inferior de silicio. Representan el próximo gran avance tecnológico en fotovoltaica, ya que el desarrollo de células solares de silicio se está acercando a su eficiencia física máxima del 29,4 por ciento para convertir la luz solar en electricidad.
Para la producción a gran escala de estas células solares en tándem, sería ventajoso utilizar una célula solar de silicio estándar para la célula inferior, ya que sus procesos de fabricación ya están bien establecidos. Estas células solares se texturizan para aumentar su superficie, lo que mejora su eficiencia, pero esta texturización también complica la deposición de la capa de perovskita. Aún no se había logrado una pasivación superficial de alta calidad de la capa superior de perovskita sobre la superficie piramidal.
"Hasta ahora, no se había conseguido una pasivación eficaz en las células solares en tándem de silicio perovskita texturizado. Pero ahora hemos conseguido una excelente pasivación depositando dihidroyoduro de 1,3-diaminopropano sobre la superficie irregular de la perovskita", afirma el Dr. Oussama Er-Raji, autor principal del artículo y científico del Fraunhofer ISE. Las células solares en tándem pasivadas alcanzaron una eficiencia de conversión de hasta el 33,1%, con una tensión en circuito abierto de 2,01 voltios.
Los científicos también observaron que la pasivación de la célula superior de perovskita mejoraba la conductividad y, por tanto, el factor de llenado de la célula. Demostraron que esta mejora se debe a un efecto de campo profundo resultante de la pasivación. En las células solares de silicio, la pasivación actúa sólo cerca de la superficie, mientras que en las de perovskita, el tratamiento superficial afecta a todo el absorbente, mejorando sus propiedades.
"Esta realización proporciona una base sólida para todas las investigaciones futuras en este campo", afirma el profesor Stefaan De Wolf, catedrático de Ciencia e Ingeniería de Materiales y Física Aplicada de la KAUST. "Mejora nuestra comprensión de los procesos que tienen lugar en la célula superior mientras convierte la luz en electricidad, permitiendo a los científicos aprovechar este conocimiento para desarrollar mejores células solares en tándem."
"La pasivación de la superficie de las células solares no es sólo una característica deseable, sino un refuerzo esencial para su eficiencia y estabilidad", añade el profesor Stefan Glunz, catedrático de Conversión de Energía Fotovoltaica de la Universidad de Friburgo y director de la División Fotovoltaica del Fraunhofer ISE. "Para las células solares de silicio actuales, la pasivación de la superficie fue la clave para obtener altas eficiencias en la producción industrial, y es alentador que la industria fotovoltaica se beneficie de estos efectos positivos también para las células solares en tándem de silicio perovskita."
Los hallazgos de los investigadores se basan en los trabajos del proyecto faro Fraunhofer MaNiTU, así como en los proyectos PrEsto y Perle, ambos financiados por el Ministerio Federal de Economía y Energía.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Oussama Er-raji, Christoph Messmer, Rakesh R. Pradhan, Oliver Fischer, Vladyslav Hnapovskyi, Sofiia Kosar, Marco Marengo, Mathias List, Jared Faisst, José P. Jurado, ... Udo Schwingenschlögl, Frédéric Laquai, Ahmed A. Said, Juliane Borchert, Patricia S. C. Schulze, Stefaan De Wolf, Stefan W. Glunz; "Electron accumulation across the perovskite layer enhances tandem solar cells with textured silicon"; Science, 2025-9-4
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