El desarrollo de nuevos electrodos metálicos ultrafinos ha permitido a los investigadores crear células solares de perovskita semitransparentes de gran eficacia que pueden acoplarse a las células tradicionales de silicio para aumentar considerablemente el rendimiento de ambos dispositivos, según ha declarado un equipo internacional de científicos.
La investigación representa un paso hacia el desarrollo de células solares completamente transparentes.
Las células solares transparentes podrían algún día llegar a las ventanas de las casas y los edificios de oficinas, generando electricidad a partir de la luz solar que de otro modo se desperdiciaría. Este es un gran paso: por fin hemos conseguido fabricar células solares eficientes y semitransparentes.
Las células solares tradicionales están hechas de silicio, pero los científicos creen que se están acercando a los límites de la tecnología para crear células solares cada vez más eficientes. Las células de perovskita ofrecen una alternativa prometedora y su acoplamiento sobre las células tradicionales puede crear dispositivos en tándem más eficientes, según dijeron los científicos.
“Hemos demostrado que podemos fabricar electrodos a partir de una capa de oro muy fina, de casi pocos átomos. La fina capa de oro tiene una alta conductividad eléctrica y al mismo tiempo no interfiere en la capacidad de la célula para absorber la luz solar” Shashank Priya, ciencia e ingeniería de materiales en Penn State.
La célula solar de perovskita que desarrolló el equipo alcanzó una eficiencia del 19,8%, un récord para una célula semitransparente. Y cuando se combinó con una célula solar de silicio tradicional, el dispositivo en tándem alcanzó una eficiencia del 28,3%, superior al 23,3% de la célula de silicio sola.
“Una mejora del 5% en la eficiencia es gigantesca. Esto significa básicamente que se están convirtiendo unos 50 vatios más de luz solar por cada metro cuadrado de material de célula solar. Las huertas solares pueden estar formadas por miles de módulos, así que eso suma mucha electricidad, y es un gran avance” Shashank Priya.
El equipo descubrió que el cromo usado como capa inicial permitía que el oro se formara encima en una capa ultrafina continua con buenas propiedades conductoras.
“Normalmente, si se hace crecer una capa fina de algo como el oro, las nanopartículas se acoplan y se juntan como pequeñas islas. El cromo tiene una gran energía superficial que proporciona un buen lugar para que el oro crezca encima, y de hecho permite que el oro forme una película fina continua” Dong Yang, profesor en Penn State.
Las células solares de perovskita se componen de cinco capas y otros materiales probados como electrodos transparentes dañados o capas degradadas de las células. Los científicos afirmaron que las células solares fabricadas con los electrodos de oro son estables y mantienen altas eficiencias a lo largo del tiempo en las pruebas de laboratorio.
Este avance en el diseño de la arquitectura de las células en tándem, basado en un electrodo transparente, ofrece un camino eficiente hacia la transición a las células solares de perovskita y en tándem.
Dong Yang
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