Científicos alemanes logran un récord de eficiencia del 24% con una célula solar en tándem de perovskita

Científicos de la Universidad de Wuppertal, con la colaboración de sus socios de las universidades de Colonia, Potsdam y Tübingen, así como el Centro Helmholtz de Berlín y el Instituto Max Planck para la Investigación del Hierro en Düsseldorf, han desarrollado una célula solar en tándem de perovskita orgánica con una eficiencia del 24%.

"Con su amplia gama de conocimientos, nuestros socios han superado numerosos obstáculos para que podamos lograr este resultado", dice Thomas Riedl, jefe de la Cátedra de Componentes Electrónicos de la Bergische Universität Wuppertal. Cabe destacar especialmente la estrecha cooperación y la financiación en el marco del programa prioritario de la Fundación Alemana de Investigación sobre semiconductores de perovskita.

“En lugar de silicio, utilizamos materiales orgánicos y semiconductores de perovskita novedosos. Ambas tecnologías han experimentado un rápido desarrollo en los últimos años y sus eficiencias ahora pueden seguir el ritmo del silicio. Al mismo tiempo, los requisitos de energía y materiales significativamente más bajos durante la producción hacen que estas tecnologías parezcan muy prometedoras desde el punto de vista de la sostenibilidad", explica Riedl.

Las células en tándem, clave del éxito

Las celdas en tándem, en las que dos celdas solares diferentes funcionan en serie, ofrecen una salida. “La clave del éxito radica en lo que se conoce como la interconexión, que conecta eléctrica y ópticamente las dos células solares entre sí. Se aplica lo siguiente: cuanto más delgada sea la interconexión, mejor”, explica Tim Becker, estudiante de doctorado en la cátedra del profesor Riedl y especializado en interconexiones de este tipo.

"Para mantener las pérdidas lo más bajas posible, utilizamos una capa ultrafina de óxido de indio para el acoplamiento, que con solo 1,5 nanómetros es tan delgada que casi se podría dar a cada átomo individual su propio nombre", dice Becker. Esto es posible gracias a la llamada deposición de capas atómicas, una tecnología de recubrimiento.

Las simulaciones del grupo de trabajo de Wuppertal muestran que, gracias a su concepto, definitivamente se pueden lograr celdas en tándem con una eficiencia de más del 30 por ciento, eficiencias que de otro modo solo se han encontrado en las celdas solares utilizadas en la investigación espacial, por ejemplo, en el dron de Marte.

“Para las aplicaciones espaciales, la eficiencia y el bajo peso son las principales prioridades; los costos solo juegan un papel subordinado. Nuestro trabajo contribuye al hecho de que las células solares con eficiencias igualmente altas, pero a una fracción del costo, también estarán disponibles para aplicaciones en la Tierra en el futuro”.