Los centros de investigación TNO, TU Eindhoven, imec y TU Delft, socios de Solliance Solar Research, han superado la barrera del 30% de eficiencia de conversión de las células solares en tándem de perovskita/silicio.
Los resultados se han logrado mediante la combinación de la célula solar de perovskita con tecnologías de células solares de silicio convencionales. La celda de perovskita que presenta contactos transparentes y es parte de la pila en tándem ha sido certificada de forma independiente.
Lograr una densidad de alta potencia creará más oportunidades para integrar estas células solares en la construcción, de modo que se pueda cubrir una mayor superficie existente con módulos fotovoltaicos. Romper la barrera del 30% es, por tanto, un gran paso para acelerar la transición energética y mejorar la seguridad energética al reducir la dependencia de los combustibles fósiles.
Los dispositivos en tándem pueden alcanzar eficiencias más altas que las células solares de unión única debido a una mejor utilización del espectro solar. Los tándems emergentes actualmente combinan tecnología de silicio comercial para el dispositivo inferior con tecnología de perovskita. Esta última presenta una conversión altamente eficiente de luz ultravioleta y visible y una excelente transparencia a la luz infrarroja cercana.
Dispositivos tándem de cuatro terminales
En los dispositivos tándem de cuatro terminales (4T), las celdas superior e inferior funcionan de forma independiente, lo que permite aplicar diferentes celdas inferiores en este tipo de dispositivos. La tecnología PERC comercial, así como tecnologías premium como la heterounión o TOPCon o la tecnología de película delgada como CIGS se pueden implementar en un dispositivo tándem de 4T sin apenas modificaciones en las células solares.
Investigadores de los Países Bajos y Bélgica han mejorado con éxito la eficiencia de las células de perovskita semitransparentes hasta en un 19,7% con un área de 3 mm × 3 mm según lo certificado por ESTI (Italia).
Este tipo de celda solar presenta un contacto posterior altamente transparente que permite que más del 93% de la luz infrarroja cercana llegue al dispositivo inferior. Este rendimiento se logró mediante la optimización de todas las capas de las células solares de perovskita semitransparentes utilizando simulaciones ópticas y eléctricas avanzadas como guía para el trabajo experimental en el laboratorio.
El dispositivo de silicio es una celda solar de heterounión de 20 mm × 20 mm de ancho que presenta una pasivación superficial optimizada, óxidos conductores transparentes y contactos frontales chapados en cobre para la extracción de portadores de última generación. El dispositivo de silicio apilado ópticamente debajo de la perovskita contribuye con un 10,4% de puntos de eficiencia a la conversión total de energía solar.
Eficiencia de conversión del 30,1%
Combinados, el 30,1% es la eficiencia de conversión de estos dispositivos tándem 4T sin coincidencia de área que funcionan de forma independiente. La mejor eficiencia del mundo se mide de acuerdo con procedimientos generalmente aceptados.
La combinación de esta celda de perovskita altamente transparente con otras tecnologías basadas en silicio y las células solares TOPCon también han ofrecido eficiencias de conversión cercanas al 30%. Esto demuestra el potencial de las células solares de perovskita altamente transparentes y su flexibilidad para combinarse con tecnologías ya comercializadas.