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(noticias nanowerk) Un equipo internacional de investigadores dirigido por DESY ha investigado con una resolución sin precedentes la conexión entre los defectos del material y la energía generada por una célula solar. El equipo utilizó una variedad de técnicas experimentales para llegar a sus sorprendentes resultados, que ahora han publicado en la revista. ciencia avanzada (“Se espera 3D y Multimodal.
Las células CIGS se componen esencialmente de cobre, indio, galio y selenio, que se aplican en una fina capa de sólo dos milésimas de milímetro de espesor. Esta delgadez no sólo ayuda a conservar los recursos; A diferencia de las células solares cristalinas convencionales, las células CIGS también son flexibles y, por tanto, adecuadas para una amplia gama de aplicaciones.
El problema es que cuando se fabrican las células CIGS, normalmente mediante deposición de vapor de varias capas diferentes sobre un sustrato, se forman pequeñas áreas, las llamadas cavidades, en la capa absorbente generadora de energía, lo que podría afectar a la generación de energía de la célula. El equipo de investigación ha examinado ahora esta conexión en detalle.
Utilizando métodos ptográficos y tomográficos, los investigadores crearon una imagen tridimensional que muestra dónde se encuentran las cavidades relacionadas con la producción en la célula y cómo están alineadas. Para ello, cortaron un cilindro de sólo unos pocos micrómetros de la célula solar de la Universidad Técnica de Dinamarca y lo examinaron con radiación sincrotrón generada por el acelerador SLS del Instituto Paul Scherrer de Suiza.
«Las cavidades se producen principalmente en los límites de los dominios cristalinos vecinos», dice el coautor de DESY, Michael Stückelberger, resumiendo los resultados. “Todos están cerca de la superficie y generalmente orientados perpendicularmente a ella. También pudimos determinar que están dispuestos en una superestructura, una especie de red 3D”.
Los autores esperan que sus hallazgos se incorporen al proceso de producción del fabricante Empa en Suiza para reducir aún más los efectos nocivos de las cavidades y, en última instancia, aumentar la eficiencia de las células solares.
Luego, el equipo utilizó la línea de luz P06 de la fuente de rayos X de alto rendimiento PETRA III de DESY para analizar exactamente cuánta electricidad se genera en qué áreas de la célula solar. Al mismo tiempo, pudieron utilizar la fluorescencia de rayos X para analizar la composición química local de la muestra, también con la máxima resolución espacial.
Combinando toda esta información, los investigadores llegaron a un resultado sorprendente y alentador: «Si se reduce la generación de electricidad, esto ocurre en las inmediaciones de las cavidades», afirma Stückelberger. «Pero también vimos que la mayoría de las cavidades tenían poco impacto en la producción de electricidad de la celda».
Sin embargo, los investigadores también descubrieron que las fuentes de rayos X disponibles hoy en día limitan su capacidad para estudiar defectos a nanoescala en las células solares y sacar conclusiones sistemáticas sobre su funcionamiento. El grupo espera que el mayor brillo y la mayor resolución de nuevas fuentes de luz como PETRA IV mejoren aún más el poder de sus experimentos.
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