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(noticias nanowerk) Las células solares basadas en perovskita se consideran potenciales sucesoras de las actuales células de silicio debido a su rentabilidad y su excelente rendimiento. Investigaciones recientes han introducido células fotovoltaicas de perovskita con propiedades optoelectrónicas mejoradas. Uno de los principales obstáculos para su adopción más amplia es la reducción de las pérdidas ópticas en estas células de próxima generación.
Las tesis centrales
![Estructura alveolar para células solares de perovskita](https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/id63796_1.jpg)
Investigación
La energía fotovoltaica ha experimentado un desarrollo significativo en los últimos 20 años, tanto en términos de eficiencia de los módulos como de capacidad instalada, que se ha multiplicado por mil en todo el mundo desde el año 2000. El silicio es el material más utilizado para la producción de módulos fotovoltaicos, pero actualmente los sistemas basados en este elemento se están acercando a sus límites de rendimiento físico. Por lo tanto, los científicos están explorando activamente soluciones innovadoras destinadas a aumentar la eficiencia de las células y al mismo tiempo permitir una producción más rentable y respetuosa con el medio ambiente.
Las células basadas en perovskita cumplen ambos criterios y ofrecen una eficiencia superior al 26%, así como una producción sencilla y rentable utilizando métodos químicos probados. Numerosos institutos de investigación de todo el mundo están trabajando actualmente para mejorar su eficiencia y resistencia a las condiciones atmosféricas. Uno de los desafíos que enfrentan es integrar células de perovskita en células de silicio y al mismo tiempo reducir las pérdidas por reflexión y absorción parásita.
Para minimizar estas pérdidas, las células de silicio suelen grabarse con agentes químicos altamente corrosivos. Es un proceso que crea un patrón piramidal microscópico en la superficie, reduciendo efectivamente el reflejo de todo el dispositivo y aumentando así la corriente generada por el dispositivo. Desafortunadamente, las perovskitas son sensibles a muchas sustancias químicas, por lo que se han utilizado recubrimientos antirreflectantes planos menos efectivos aplicados mediante pulverización catódica menos invasiva.
En un estudio publicado en Materiales e interfaces avanzados. (“Roller Nanoimprinted Honeycomb Texture as an Efficient Antireflective Coating for Perovskite Solar Cells”), los científicos utilizaron el método de nanoimpresión para crear una estructura antirreflectante eficiente con simetría similar a un panal en la célula solar de perovskita. Esta técnica permite producir estructuras de tamaño nanométrico en áreas muy grandes de más de 100 cm2.
«Este enfoque garantiza la escalabilidad en el proceso de producción de dispositivos a gran escala, lo cual es crucial en el contexto de la urgente necesidad de una transición energética hacia fuentes de energía renovables», afirma Maciej Krajewski, investigador de la Facultad de Física de la Universidad de Varsovia. Estas muestras modificadas muestran una mayor eficiencia en comparación con las células con capas antirreflectantes planas utilizadas anteriormente.
Además de aumentar la eficiencia, otro hallazgo importante del trabajo publicado es que el proceso de deposición de esta capa no daña la perovskita, lo que abre la posibilidad de utilizar otras estructuras adaptadas a las arquitecturas celulares específicas.
Hasta ahora, los científicos han aplicado estructuras antirreflectantes similares como capas fabricadas por separado que se transfirieron mediante un proceso tecnológico diferente, inevitablemente a pequeña escala y propenso a dañar la capa activa. Gracias al proceso de nanoimpresión directa, es posible fabricar todo el dispositivo a gran escala y en un único proceso tecnológico, lo que es crucial para reducir el coste total del dispositivo.
Además, el método utilizado es compatible con una configuración en tándem, es decir, la combinación de células de silicio y perovskita, lo que abre posibilidades de aplicación completamente nuevas. En consecuencia, existe la posibilidad de transferir el proceso directamente a las arquitecturas fotovoltaicas emergentes, lo que podría conducir a mayores aumentos de la eficiencia. Los resultados publicados allanan el camino para nuevos dispositivos fotovoltaicos con excelentes propiedades optoelectrónicas, cuya producción utiliza técnicas de nanoimpresión.
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