Recubrir las células solares con biomoléculas especiales podría allanar el camino para una nueva generación de paneles solares. Como informa un equipo de investigación en la revista Quimica APLICADAEste recubrimiento puede aumentar la eficiencia de las células en tándem patentadas hechas de silicio y perovskita y, al mismo tiempo, reducir su costo, porque se producen a partir de obleas de silicio estándar, microestructuradas e industriales.
En las células solares, la luz “golpea” los electrones de un semiconductor, dejando tras de sí “agujeros” cargados positivamente. Estos dos portadores de carga están separados entre sí y pueden recogerse como corriente. Las células en tándem se desarrollaron para utilizar mejor todo el espectro de la luz solar y aumentar la eficiencia de las células solares. Las células en tándem están formadas por dos semiconductores diferentes que absorben diferentes longitudes de onda de luz. Los principales candidatos para el uso en esta tecnología son una combinación de silicio, que absorbe la mayor parte de la luz roja y del infrarrojo cercano, y perovskita, que utiliza la luz visible de manera muy eficiente. Las células monolíticas en tándem están formadas por un revestimiento de soporte con dos tipos de semiconductores, uno encima del otro.
Para un sistema de perovskita/silicio, esto normalmente se logra utilizando obleas de silicio que se producen mediante el proceso de fusión por zonas y tienen una superficie pulida o nanoestructurada. Pero son muy caros. Las obleas de silicio producidas mediante el proceso de Czochralski, con elementos estructurales piramidales de escala micrométrica en su superficie, son significativamente más baratas. Estas microtexturas dan como resultado una mejor captura de la luz porque son menos reflectantes que una superficie lisa. Sin embargo, el proceso de recubrir estas obleas con perovskita produce muchos defectos en la red cristalina, que afectan las propiedades electrónicas. La transferencia de electrones liberados se inhibe y la recombinación de huecos de electrones se produce mediante un proceso acumulativo que no emite luz. Se reducen tanto la eficiencia como la estabilidad de la capa de perovskita.
Dirigido por el Prof. Cai Yao, un equipo chino de la Universidad de Nanchang, Suzhou Maxwell Technologies, el Instituto de Investigación de Productos Tubulares CNPC (Shanxi), la Universidad Politécnica de Hong Kong, la Universidad Tecnológica de Wuhan y la Universidad de Fudan (Shanghai) ha desarrollado una técnica de pasivación de superficies que Elimina defectos superficiales de la capa de perovskita. Permite alisar. Se aplica un compuesto de tiofenetilamonio con un grupo trifluorometilo (CF3-TEA) mediante un proceso de recubrimiento por pulverización dinámico. Forma una capa muy uniforme, incluso en superficies microtexturizadas.
Debido a su alta polaridad y fuerza de unión, el recubrimiento CF3-TEA debilita de manera muy efectiva el efecto de los defectos superficiales. Se suprime la recombinación no radiativa y las capas electrónicas se ajustan para que los electrones en la interfaz puedan transferirse más fácilmente a la capa capturadora de electrones de la célula solar. La modificación de la superficie con CF3-TEA permite que las células solares en tándem de perovskita/silicio basadas en obleas de textura simple hechas de silicio de Czochralski alcancen eficiencias muy altas, de alrededor del 31%, y mantengan la estabilidad a largo plazo.