Fraunhofer ISE y AMOLF afirman una eficiencia récord del 36,1% para una célula solar multiunión basada en silicio

Fuente: https://www.pv-magazine.com

Los dos institutos de investigación dijeron que la célula solar multiunión se basa en silicio, fosfuro de galio e indio (GaInP) y arseniuro de galio (GaAs). El dispositivo utiliza un nanorecubrimiento de metal/polímero especialmente diseñado que, según se informa, optimiza la distribución de la dispersión de la luz más allá del ángulo crítico de reflexión interna total en la celda.

Imagen: Fraunhofer ISE

El Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar de Alemania (Fraunhofer ISE) y el instituto de investigación holandés AMOLF anunciaron que han logrado un récord mundial de eficiencia de conversión de energía del 36,1% para una célula solar multiunión basada en silicio y semiconductores III-V como el fosfuro de galio e indio (GaInP). y arseniuro de galio (GaAs).

«El equipo Fraunhofer es mundialmente conocido por la fabricación de células solares de ultra alta eficiencia basadas en silicio y semiconductores III-V como GaInP o GaAs», dijo Fraunhofer ISE en un comunicado. “El equipo de AMOLF acumula muchos años de experiencia en la optimización de la gestión de la luz en células solares. En este proyecto, reunimos este conocimiento, con este resultado único. Las células solares han viajado entre Friburgo y Ámsterdam para los diferentes pasos de procesamiento, formando así la célula solar completa”.

La celda se basa en una tecnología TOPCon desarrollada por Fraunhofer ISE y un nanorevestimiento de metal/polímero especialmente diseñado proporcionado por AMOLF. Este último se coloca en la parte inferior de la subcelda de silicio y, según se informa, es responsable de optimizar la distribución de la dispersión de la luz más allá del ángulo crítico de reflexión interna total en la celda.

“Específicamente, optimizamos la geometría de una matriz hexagonal de nanodiscos de plata (Ag) que están integrados con el contacto posterior de Ag y mostramos cómo el paso, el radio y la altura de los dispersores individuales controlan la distribución de energía en diferentes órdenes de difracción. , minimizando al mismo tiempo las pérdidas por disipación plasmónica en el rango de longitud de onda de interés”, explicaron los científicos.

También utilizaron litografía de impresión conforme de sustrato (SCIL), una innovadora tecnología de nanoimpresión a escala de oblea completa, para fabricar los retrorreflectores metarreflectantes con nanopatrones.

Luego conectaron las celdas superior e inferior mediante unión directa de oblea a temperatura ambiente. La célula solar resultante tiene un tamaño de 2 cm x 2 cm e incluye contactos frontales, un revestimiento antirreflectante (ARC) y una capa de Ag de 1 μm de espesor en la parte posterior que actúa como contacto eléctrico y espejo plano. «Después de la nanoimpresión y el grabado, las células se enviaron nuevamente al Fraunhofer ISE para una inmersión final en HF seguida de una metalización», explicaron.

A través de varias evaluaciones numéricas y experimentales, el grupo holandés-alemán descubrió que la eficiencia cuántica externa (EQE) del dispositivo multiunión sobre un reflector plano posterior mejoró en más de 1,52 mA/cm 2.

«En general, nuestro trabajo demuestra el potencial de la captura de luz nanofotónica para mejorar la eficiencia de las células solares de uniones múltiples basadas en silicio, allanando el camino para tecnologías de energía solar más eficientes y sostenibles», afirmó.