Plata, bario, titanio y selenio utilizados en el primer absorbente de células solares de película delgada

Esquema de la célula solar

Un novedoso proyecto liderado por la Universidad Autónoma de Querétaro en México ha abierto nuevos caminos en la investigación de la energía solar. Por primera vez, exploraron la creación de células solares de película delgada utilizando un absorbente único compuesto de plata, bario, titanio y selenio (Ag2BaTiSe4).

La investigación se centró en examinar varios aspectos del absorbente, como la afinidad electrónica, los defectos de la superficie y la resistencia no deseada. Su objetivo era comprender cómo estos elementos afectan la eficiencia de la célula solar. Para encontrar opciones más ecológicas que el comúnmente utilizado sulfuro de cadmio (CdS), el equipo experimentó con diferentes capas de amortiguación.

Utilizando el software SCAPS-1D de la Universidad de Gante, los investigadores simularon este innovador diseño de célula solar. El diseño incluía capas de diseleniuro de molibdeno (MoSe2) y Ag2BaTiSe4 sobre un sustrato de vidrio, rematado con varios materiales amortiguadores y acabado con películas conductoras y un contacto metálico.

En su búsqueda de amortiguadores alternativos, consideraron el CdS y nuevos compuestos como magnesio, calcio, estroncio y sulfuro de bario. El equipo evaluó meticulosamente factores como el espesor de la capa y la concentración del portador.

Introdujeron defectos neutros en uniones cruciales en su modelo para imitar las condiciones de la vida real y estudiaron cómo afectaban al rendimiento de la célula. Se utilizó espectroscopia de impedancia para analizar la acumulación de carga en la interfaz de la celda.

Sus hallazgos fueron prometedores. Con una concentración óptima de portador para MoSe2 y un espesor de absorbente específico, lograron eficiencias de hasta el 18,84 % con una capa de sulfuro de magnesio e incluso mayores con otros materiales. Ajustar los parámetros de MoSe2 y las propiedades de la interfaz podría aumentar la eficiencia a alrededor del 30 %.

La investigación destacó el importante papel de los defectos de interfaz, a menudo causados ​​por inconsistencias estructurales y difusión del metal durante la fabricación. Sugirieron técnicas de deposición de capas, grabado, tratamientos térmicos y capas de pasivación para minimizar estos defectos.

Publicado en la revista Scientific Reports, su estudio, titulado "Células solares emergentes Ag2BaTiSe4 altamente eficientes que utilizan una nueva clase de tampones de calcogenuro a base de metales alcalinotérreos alternativos al CdS", apunta hacia nuevas e interesantes direcciones en la investigación fotovoltaica. Al utilizar Ag2BaTiSe4 como absorbente y explorar alternativas de amortiguación no tóxicas, esta investigación abre las puertas a la creación de células solares de película delgada altamente eficientes y respetuosas con el medio ambiente.