Además, un desajuste entre los niveles de energía en esta interfaz dificulta la separación de electrones dentro de la célula. Acumulativamente, estos problemas reducen el voltaje máximo de funcionamiento disponible, o el voltaje de circuito abierto, de las celdas en tándem y limitan el rendimiento del dispositivo.
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Estos problemas de rendimiento se pueden resolver parcialmente introduciendo una capa de fluoruro de litio entre la capa de perovskita y transporte de electrones, que generalmente comprende el fullereno receptor de electrones (C60). Sin embargo, las sales de litio se licuan y difunden fácilmente a través de las superficies, lo que hace que los dispositivos sean inestables.
«Ninguno de los dispositivos ha pasado los protocolos de prueba estándar de la Comisión Electrotécnica Internacional, lo que nos ha llevado a crear una alternativa», dijo el autor principal Jiang Liu en un comunicado de prensa.
Liu y sus colegas investigaron sistemáticamente el potencial de otros fluoruros metálicos, como el fluoruro de magnesio, como materiales entre capas en la interfaz perovskita/C60 de las células en tándem. Evaporaron térmicamente los fluoruros metálicos de la capa de perovskita para formar una película uniforme ultrafina con espesor controlado antes de añadir C60 y componentes de contacto superior. Las capas intermedias también son altamente transparentes y estables, en línea con los requisitos de las células solares p-i-n invertidas.
La capa intermedia de fluoruro de magnesio promovió eficazmente la extracción de electrones de la capa activa de perovskita mientras desplazaba el C60 de la superficie de la perovskita. Esto redujo la recombinación de la carga en la interfaz. También mejoró el transporte de cargas a través de la subcélula.
La célula solar en tándem resultante logró un aumento de 50 milivoltios en su voltaje de corriente abierta y una eficiencia certificada de conversión de energía estabilizada del 29,3 %, una de las mayores eficiencias para las células tándem de perovskita y silicio.
«Teniendo en cuenta que la mejor eficiencia es del 26,7 % para las células de unión única a base de silicio cristalino convencional, esta tecnología innovadora podría traer ganancias de rendimiento considerables sin aumentar el costo de fabricación», dijo Liu.
Para explorar más a fondo la aplicabilidad de esta tecnología, el equipo está desarrollando métodos escalables para producir células tándem de perovskita-silicio a escala industrial con áreas superiores a 200 centímetros cuadrados.
«También estamos desarrollando varias estrategias para obtener dispositivos en tándem altamente estables que pasarán los protocolos críticos de estabilidad industrial», señaló el científico.
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