Célula solar de kesterita sin cadmio con una eficiencia del 9,7%

Célula solar de kesterita sin cadmio con una eficiencia del 9,7%

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Investigadores en China han desarrollado una célula solar de kesterita que, según dicen, ha mejorado el rendimiento y la estabilidad. El dispositivo logró conservar aproximadamente el 90% de su eficiencia original después de 100 días sin encapsulación.

Científicos del Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona (España) han desarrollado una célula solar con capa superior de kesterita sin cadmio con un nuevo enfoque para la purificación de plata (Ag).

"La kesteritis es una fotovoltaica material compuesto de elementos no tóxicos que abundan en la tierra", afirmó el autor del estudio, Gerasimos Konstantatos. “Sin embargo, es necesario superar un cuello de botella tecnológico derivado de la escasez de materiales, una interfaz inestable y una capa amortiguadora de sulfuro de cadmio (CdS) tóxica. En nuestro trabajo utilizamos una capa tampón ultrafina de 200 nm sin cadmio hecha de óxido de titanio (TiO 2 ), pilas de dispositivos invertidas y, lo más importante, refinado de plata. Este paso de refinación es beneficioso para la promoción controlada del crecimiento de los cereales y la mejora del transporte de vehículos.'

Los investigadores fabricaron la célula solar con un sustrato de kesterita conocido como CAZTS, un sustrato de óxido de estaño (FTO), una capa de transporte de electrones (ETL) a base de óxido de titanio (TiO 2 ) y una película de polímero PTB7, trióxido de molibdeno (MoO 3). y oro (Au). "La purificación de Ag en el absorbente tuvo lugar durante la fabricación de la membrana, donde se recubrió una capa adicional de solución libre de cobre", explicaron.

El equipo de investigación probó la celda en condiciones de iluminación estándar y descubrió que lograba una eficiencia de conversión de energía del 9,7%, lo que describió como un nuevo récord para este tipo de dispositivo. La célula solar también pudo mantener alrededor del 90% de eficiencia después de 100 días sin encapsulación. Los académicos dijeron que la refinación de plata dio como resultado el doble del tamaño promedio de los granos, un mayor ancho del área agotada y una mejor cinética de transporte, lo que a su vez fue responsable del aumento del voltaje del circuito abierto y el factor de llenado de la celda.

"La empresa estonia Crystalsol Inc. Recién fabricado flexible, ligero, transparente y de bajo coste. paneles solares", dijo Constanzatos. “Según su informe, el coste de producción de una unidad de kesterita es de aproximadamente 0,35 dólares por vatio. Dado que la kesterita se compone únicamente de elementos abundantes en la Tierra, no tiene un límite de escala fundamental de hasta teravatios, en lugar de la escasez de indio y galio en las células solares de película delgada de cobre, indio, galio y selenio (CIGS). Además, dado que la eficiencia actual de la planta de kesterita es de alrededor del 10%, en comparación con alrededor del 20% de CIGS, se puede lograr una mayor reducción de costos mejorando la eficiencia y la producción en masa”.

Presentaron el dispositivo en el artículo "Kesterita refinada con Ag en configuración de células solares de superestrato con una eficiencia de conversión de energía del 9,7%", publicado en Advanced Functional Materials. En este estudio, introdujimos plata, que es un elemento bastante caro, pero con un absorbente ultrafino que es aproximadamente 10 veces más delgado que la película de kesterita convencional, por lo que el costo resultante para el material siguió siendo el mismo, lo que mantiene la ventaja de bajo costo. de la kesterita virgen."