Récord mundial: Un instituto alemán logra un 32,5% de eficiencia en una célula solar en tándem

Según los científicos de HZB, el rendimiento de las células solares en tándem de perovskita/silicio podría mejorar considerablemente. «Se trata de un gran avance que no habíamos previsto hace unos meses. Todos los equipos implicados en HZB, especialmente el PV Competence Center (PVComB) y los equipos del laboratorio de innovación HySPRINT, han trabajado juntos con éxito y pasión», afirma el profesor Steve Albrecht.

Lo clave que son las perovskitas en las células solares

El equipo de Steve Albrecht utilizó una composición avanzada de perovskita con una modificación muy inteligente de la interfaz. Los autores principales, la Dra. Silvia Mariotti y el Dr. Eike Köhnen del equipo de Albrecht, desarrollaron una modificación de la interfaz para reducir las pérdidas por recombinación de portadores de carga y aplicaron un análisis detallado para comprender las propiedades específicas de la modificación de la interfaz. A continuación, estos desarrollos se aplicaron con éxito en células solares en tándem y, con la ayuda de la estudiante de máster Lea Zimmermann, se combinaron con otras mejoras ópticas.

Además, muchos otros científicos y técnicos ayudaron a desarrollar y fabricar las células en tándem para lograr este éxito. En conjunto, las modificaciones ópticas y de la interfaz permitieron alcanzar los mayores fotovoltajes (tensión en circuito abierto) y dieron lugar al nuevo récord de eficiencia de esta fascinante tecnología en tándem.

Según la Office of Energy Efficiency and Renewable Energy (Oficina de Eficiencia Energética y Energías Renovables) de EE.UU., las perovskitas han aumentado la eficiencia de conversión energética de las células solares de un escaso 3% en 2009 a más del 25% en la actualidad.

Figura 1. La ilustración muestra la estructura esquemática de la célula solar en tándem con una célula inferior de silicio y una superior de perovskita. Mientras que la célula superior puede utilizar componentes de luz azul, la inferior convierte los componentes rojo e infrarrojo cercano del espectro. Las distintas capas finas ayudan a aprovechar la luz de forma óptima y a minimizar las pérdidas eléctricas. Fuente: HZB.

Las células solares en tandém en la cima absoluta

En los últimos años, varios institutos de investigación y empresas han estado aumentando la eficiencia, y el último mes ha sido especialmente emocionante en este campo: A finales de 2021, varios equipos de HZB alcanzaron un valor récord con una eficiencia del 29,8% mediante nanotexturas periódicas. Más recientemente, en el verano de 2022, la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausana, Suiza, informó por primera vez de una célula en tándem certificada por encima de la barrera del 30% con un 31,3%, lo que supone un notable salto de eficiencia respecto al valor de 2021.

Con el nuevo valor certificado del 32,5%, el récord vuelve de nuevo a HZB. «Estamos muy entusiasmados con el nuevo valor, ya que demuestra que la tecnología de perovskita/silicio en tándem es muy prometedora para contribuir a un suministro de energía sostenible», afirma Albrecht.

El director científico de HZB, el profesor Bernd Rech, subraya: «Con un 32,5%, la eficiencia de las células solares de los tándems de HZB se sitúa ahora en rangos que antes sólo se lograban con semiconductores III/V caros. De hecho, el gráfico del NREL muestra claramente lo espectaculares que son los dos últimos aumentos de EPFL y HZB».

Figura 2. Entre las tecnologías emergentes, las células en tándem de silicio/perovskita están en la cima absoluta. El último récord mundial de HZB es un gran paso adelante. Fuente: HZB / NREL.