Fraunhofer ISE construye una plataforma tecnológica para el escalado de células y módulos solares en tándem de perovskita y silicio

Las células solares en tándem de perovskita y silicio prometen eficiencias superiores al 30%. Los laboratorios de investigación de todo el mundo anuncian periódicamente nuevos récords mundiales. Sin embargo, estos récords mundiales se alcanzan en superficies unas 400 veces menores que el tamaño actual de las obleas de una célula solar de silicio industrial típica.

Los investigadores solares estudian actualmente varias vías prometedoras para la producción escalable y económica de estas células solares en tándem. En los proyectos de investigación "Pero-Si-SCALE" y "LiverPool", recientemente lanzados y financiados por el Ministerio Federal de Economía y Acción por el Clima, el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE está construyendo una plataforma tecnológica independiente para el escalado de células y módulos solares en tándem de perovskita-silicio. El objetivo es seguir desarrollando y analizando diseños de células y módulos, así como procesos de fabricación que permitan una rápida transferencia a la industria.

"Una plataforma de investigación para células fotovoltaicas en tándem de perovskita-silicio con este nivel de madurez tecnológica es, hasta ahora, única en el mundo y, por tanto, un punto de venta exclusivo para la investigación y el desarrollo fotovoltaicos alemanes", afirma el Prof. Dr. Stefan Glunz, director de la División de Investigación Fotovoltaica del Fraunhofer ISE. "Esta plataforma nos permite apoyar eficazmente a la industria fotovoltaica alemana y europea, en colaboración con otras instituciones de investigación alemanas, en el desarrollo e implementación de la próxima generación de células solares."

Línea de proceso

Con la plataforma Pero-Si-SCALE se establecerán y desarrollarán los procesos, tecnologías y competencias necesarios para la fabricación, caracterización y ensayo de células y módulos solares de perovskita-silicio en el formato industrial de oblea M12. "Para ello, estamos construyendo una línea de proceso, que estará terminada a finales de 2024", afirma Martin Hermle, director de proyecto responsable del desarrollo de la plataforma tecnológica en el Fraunhofer ISE.

"A nivel de célula, la línea incluye equipos para la deposición al vacío y el recubrimiento químico húmedo de la subcélula de perovskita. A nivel de módulo, se dispondrá de un cordón adhesivo industrial de última generación para el desarrollo de procesos de fabricación y de un sistema de luminiscencia para el control de calidad del proceso de interconexión. Además, el proyecto nos permitirá ampliar los procesos de caracterización, calibración y análisis de calidad de células y módulos solares en el Fraunhofer ISE para dar cabida a obleas de gran tamaño."

Para las células de laboratorio con una superficie de un centímetro cuadrado, el proceso más utilizado es el espinorrevestimiento químico húmedo. Este método es práctico para la fabricación de pequeños formatos de laboratorio y permite probar rápidamente nuevos diseños de células. Sin embargo, el spin coating no es escalable a tamaños de sustrato industriales. Por ello, la plataforma Pero-Si-SCALE se centrará en métodos de evaporación al vacío para aplicar la subcélula de perovskita a la subcélula de silicio, así como para aplicar los contactos. El objetivo del proyecto de LiverPool es desarrollar procesos de evaporación al vacío industrialmente viables para la deposición de materiales de perovskita y capas de contacto.