Dos métodos para aumentar la eficiencia de las células solares mediante una mejor interacción del silicio y la perovskita

Dos equipos de ingenieros solares, uno dirigido por un grupo numeroso de Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, el otro dirigido por un grupo de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne, encontraron dos formas de mejorar la eficiencia de las células solares: fabricando silicio y perovskita mejor cooperaron entre sí. Ambos equipos publicaron artículos en la revista Ciencia detallando su trabajo y los resultados de sus pruebas. Stefaan De Wolf y Erkan Aydin de la Universidad de Ciencia y Tecnología. King Abdullah publicó un artículo de Perspectives en el mismo número de la revista, destacando el trabajo realizado por ambos equipos.

Investigaciones anteriores han demostrado que, debido a las limitaciones del silicio, solo una pequeña parte de la banda de frecuencia de la luz solar se puede convertir en electricidad, lo que limita la eficiencia teórica al 29,4 %. Para sortear este límite, los ingenieros solares han tratado de agregar otros materiales como una capa separada que se puede usar para convertir la luz en otras frecuencias en electricidad.

Uno de esos materiales es la perovskita, un cristal que crece a partir de una mezcla de titanio y calcio. Si bien se ha mostrado prometedor, tiene una utilidad limitada debido a su tendencia a permitir que algunos electrones sean reabsorbidos en el cristal antes de que puedan usarse para generar electricidad. En estos dos nuevos esfuerzos, ambos equipos han encontrado una forma de evitar esto, cada uno utilizando un enfoque diferente.

En el primer intento, los ingenieros inyectaron yoduro de piperazina líquido en una capa de perovskita que ya se había depositado encima de una capa de silicio. Cuando se probó, se encontró que su técnica era 32.5% efectiva.

Para la segunda prueba, el equipo desarrolló un proceso que implicó recubrir una capa de silicio con químicos precursores y luego agregar un segundo químico que inició la reacción para formar un recubrimiento de perovskita. El resultado fue un recubrimiento con defectos reducidos que permitió que menos electrones viajaran de regreso al cristal. Las pruebas han demostrado que el proceso de dos pasos se puede utilizar para producir células solares con una eficiencia del 31,2 %.

Ambos equipos admiten que sus técnicas se han aplicado a células solares mucho más pequeñas que las utilizadas comercialmente; por lo tanto, se requieren medios para escalarlos antes de que puedan usarse en aplicaciones de células solares tradicionales.

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