Los científicos han desarrollado un electrodo transparente que aumenta la eficiencia de la celda solar.

Los científicos han desarrollado un electrodo transparente que aumenta la eficiencia de la celda solar.

Los investigadores encontraron que el uso de una capa de semillas de cromo les permitió desarrollar una capa de oro ultrafina que sirve como un electrodo transparente con buena conductividad para las células solares de perovskita. Crédito: Penn State

El desarrollo de nuevos electrodos de metal ultradelgados ha permitido a los científicos crear células solares de perovskita translúcidas que son altamente eficientes y se pueden combinar con células de silicio tradicionales para aumentar significativamente la eficiencia de ambos dispositivos, dijo un equipo internacional de científicos. La investigación es un paso hacia el desarrollo de células solares totalmente transparentes.

«Transparente células solares algún día puede encontrar espacio en las ventanas de los hogares y edificios de oficinas que generen electricidad a partir de la luz solar que de otro modo se desperdiciaría, dijo Kai Wang, profesor asistente de ciencia e ingeniería de materiales en Penn State y coautor del estudio. un gran paso: finalmente logramos crear células solares translúcidas eficientes ”.

Las células solares tradicionales están hechas de silicio, pero los científicos creen que se están acercando a los límites de la tecnología en movimiento para crear más y más células solares eficientes. Las células de perovskita representan una alternativa prometedora, y colocarlas en células tradicionales podría crear dispositivos en tándem más eficientes, dijeron los investigadores.

«Hemos demostrado que podemos fabricar electrodos de muy delgadas, casi unas pocas capas atómicas de oro», dijo Shashank Priya, vicepresidente de investigación y profesor de ciencia de materiales en Penn State. «Una fina capa de oro alta conductividad eléctrica y al mismo tiempo, no interfiere con la capacidad de la célula para absorber la luz solar ”.

La célula solar de perovskita desarrollada por el equipo alcanzó un 19,8% de eficiencia, un récord para una célula translúcida. Combinado con una celda solar de silicio tradicional, el dispositivo en tándem logró una eficiencia del 28,3%, en comparación con el 23,3% en comparación con la celda de silicio sola. Los científicos informaron sus hallazgos en la revista. Nano energía.

«El aumento del rendimiento del 5% es gigantesco», dijo Priya. “Básicamente, esto significa que procesa alrededor de 50 vatios más de luz solar por cada metro cuadrado de material de células solares. Las granjas solares pueden estar compuestas por miles de módulos, que es mucha electricidad, y esto es un gran avance.

En investigaciones anteriores, la lámina de oro ultrafina se mostró prometedora como transparente electrodo en las células solares de perovskita, pero los problemas para formar una capa homogénea dieron como resultado una mala conductividad, dijeron los investigadores.

El equipo descubrió que el cromo utilizado como capa de semilla permitió que el oro se formara en la parte superior en una capa continua y ultrafina. capa con buenas propiedades conductoras.

«Por lo general, si creces capa fina algo así como el oro, las nanopartículas se pegan y acumulan como pequeñas islas «, dijo Dong Yang, profesor asistente de materiales e ingeniería en Penn State.» El cromo tiene una alta energía superficial, lo que proporciona un buen lugar para que el oro crezca en la parte superior, y en realidad permite formar una fina capa continua de oro ”.

Las células solares de perovskita constan de cinco capas y otros materiales probados como electrodos transparentes capas de células dañadas o degradadas. Los científicos dijeron que las células solares hechas de oro Los electrodos son estables y conservan un alto rendimiento a lo largo del tiempo en las pruebas de laboratorio.

«Este avance en el diseño de una arquitectura de celda de electrodo transparente en tándem es una forma eficaz de hacer la transición a perovskita y celdas solares en tándem. célulasDijo Yang.


Se está trabajando para desarrollar un competidor viable para las células solares de silicio en el mercado.

Más información:
Dong Yang et al., Celda solar de perovskita / silicio en tándem con una eficiencia del 28,3% debido a un electrodo transparente óptimo para una celda superior translúcida de alta eficiencia, Nano energía (2021). DOI: 10.1016 / j.nanoen.2021.105934

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