Toshiba logra una eficiencia récord del 15,1% con un módulo de perovskita de gran superficie a base de película de polímero

Toshiba Corporation, líder mundial en el desarrollo de módulos fotovoltaicos de perovskita para la generación de energía solar de próxima generación, ha desarrollado un nuevo método de recubrimiento para la capa de perovskita que aumenta la eficiencia de conversión de energía (PCE) al 15,1% con un módulo de 703 cm2 a base de película de polímero.

El innovador método de recubrimiento para la capa de perovskita también reduce en gran medida el tiempo y los costos de producción, lo que contribuye a reducir los costos de generación de energía solar.

Los módulos fotovoltaicos más utilizados en la actualidad están fabricados con silicio cristalino y son pesados, lo que, sumado a su rigidez, limita el lugar donde se pueden instalar. El módulo fotovoltaico de perovskita a base de película de polímero es una alternativa atractiva de próxima generación, ya que es delgado, liviano y flexible, y se puede instalar en lugares donde es difícil usar módulos fotovoltaicos de silicio, como techos de baja carga y ventanas de oficinas. Las recientes mejoras en la eficiencia energética (PCE) de los módulos fotovoltaicos de perovskita los han llevado a un nivel comparable al de los módulos fotovoltaicos de silicio.

El último avance de Toshiba es el desarrollo de un nuevo método de recubrimiento de capas de perovskita. La compañía desarrolló previamente un proceso de recubrimiento de dos pasos que primero aplicaba una capa de tinta de PbI2 (yoduro de plomo) a un sustrato, seguida de una capa de tinta MAI (yoduro de metilamonio, CH3NH3I), lo que desencadenaba una reacción que formaba una capa de MAPbI3.

Sin embargo, este enfoque de varios pasos tenía una tasa de recubrimiento baja y, a menudo, dejaba secciones sin reaccionar en la capa de perovskita (Gráfico 1 izquierda). La alternativa es un proceso de un solo paso que aplica tinta MAPbI3 directamente, pero no es fácil controlar la cristalización de MAPbI3 y obtener una capa de perovskita uniforme en un área grande (Gráfico 1 derecha). Se requería un nuevo método de recubrimiento que solucionara estos problemas.

Toshiba ha desarrollado un método de recubrimiento de un solo paso que utiliza tintas mejoradas, procesos de secado de películas y equipos de producción para formar una capa uniforme de perovskita en un área de hasta 703 cm2. Estas innovaciones reducen a la mitad los pasos para la deposición de la capa de perovskita y aumentan la velocidad de recubrimiento a 6 metros por minuto en un módulo de 5 × 5 cm2, una tasa que cumple con los requisitos para la producción en masa.

Aplicado a los módulos fotovoltaicos de perovskita basados ​​en película de polímero de 703 cm2 de Toshiba , el método de recubrimiento en un solo paso logra una eficiencia del 15,1%, la más alta del mundo para un módulo fotovoltaico de perovskita de área grande basado en película de polímero. Este eficiencia más alta y el proceso de producción más rápido y simplificado, hacen avanzar significativamente el progreso hacia la comercialización de módulos fotovoltaicos de perovskita basados ​​en películas poliméricas altamente eficientes y de bajo costo.

Toshiba estima que los nuevos módulos fotovoltaicos de perovskita generarían energía equivalente a dos tercios del consumo anual de energía de los hogares en Tokio si se instalaran en un área de techo de 164,9 km2, aproximadamente igual a la superficie de techo de todos los edificios en Tokio.

Toshiba continuará investigando sobre módulos fotovoltaicos de perovskita, con el objetivo de aumentar la eficiencia al 20% o más, y ampliar el área activa a 900 cm2, el tamaño requerido para la aplicación práctica. La compañía estima que lograr estos objetivos reducirá el costo de fabricación de los módulos fotovoltaicos de perovskita a aproximadamente $ 0.14 / W.