Un equipo internacional de científicos en fotovoltaica de la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), la Universidad de Freiburg y el Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE ha logrado un avance clave hacia la industrialización de las células solares tándem de perovskita-silicio. Los investigadores demostraron que es posible pasivar la capa superior de perovskita combinada con celdas de silicio texturizado, que presentan una superficie piramidal y constituyen el estándar en la industria solar.

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

Las células tándem combinan una capa superior de perovskita con una capa inferior de silicio. Esta tecnología representa un avance significativo en fotovoltaica, ya que las células de silicio tradicionales alcanzan un máximo de 29,4% de conversión de luz en electricidad, cerca del límite físico de eficiencia actual.

Para la producción a gran escala, es ventajoso usar células de silicio estándar como capa inferior, debido a que sus procesos de fabricación están bien establecidos. Estas celdas presentan una estructura que aumenta la superficie y mejora la eficiencia, pero dificulta la aplicación de la capa de perovskita. Hasta ahora, no se había logrado una pasivación de alta calidad sobre la superficie piramidal del silicio.

"Hasta ahora, la pasivación efectiva en células tándem completamente texturizadas no se había explotado; los avances previos se limitaban a superficies planas. Nosotros hemos conseguido una excelente pasivación depositando 1,3-diaminopropan-dihydroiodid sobre la superficie irregular de la perovskita", explicó el Dr. Oussama Er-Raji, autor principal del estudio y científico del Fraunhofer ISE.

El equipo también observó que la pasivación mejora la conductividad y el factor de llenado de la célula. Esta mejora se debe a un efecto de campo profundo generado por la pasivación, que afecta toda la capa de perovskita, a diferencia del silicio donde solo se benefician las capas superiores.

"Este hallazgo proporciona una base sólida para futuras investigaciones en este campo. Mejora nuestra comprensión de los procesos que ocurren en la capa superior mientras la luz se convierte en electricidad y permitirá desarrollar mejores células tándem", señaló el profesor Stefaan De Wolf, profesor de Materiales e Ingeniería y Física Aplicada en la KAUST.

"La pasivación de la superficie no es solo un añadido; es un impulso esencial para la eficiencia y la estabilidad de las células. Para las células de silicio actuales, la pasivación ha sido clave para alcanzar altos rendimientos en la producción industrial, y es alentador que la industria fotovoltaica también se beneficiará de estos efectos positivos en las células tándem de perovskita-silicio", agregó el profesor Stefan Glunz, profesor de Conversión Fotovoltaica en la Universidad de Freiburg y director de la división de fotovoltaica del Fraunhofer ISE.

Los resultados del equipo se basan en trabajos realizados dentro del proyecto insignia Fraunhofer «MaNiTU», así como en los proyectos «PrEsto» y «Perle», ambos financiados por el Ministerio Federal de Economía y Energía de Alemania (BMWi). El artículo completo está publicado en Science y puede consultarse gratuitamente aquí.