Inicio de la plataforma tecnológica para escalar la fotovoltaica en tándem de perovskita y silicio

Diseño de células solares en tándem de perovskita-silicio y los procesos de fabricación asociados son objeto de una investigación intensiva. © Fraunhofer ISE / Diseño de células de tándem de perovskita-silicio y los procesos de fabricación asociados son objeto de una investigación intensiva. © Fraunhofer ISE

Imagen de microscopio de una célula solar en tándem de perovskita-silicio sobre silicio texturizado. El absorbedor de perovskita fue fabricado mediante evaporación de los componentes inorgánicos y posterior infiltración química húmeda de los componentes orgánicos. © Fraunhofer ISE / Imagen de microscopio de una célula solar en tándem de perovskita-silicio sobre silicio texturizado. El absorbedor de perovskita fue fabricado por evaporación de los componentes inorgánicos seguido de infiltración química húmeda de los componentes orgánicos. © Fraunhofer ISE

Las células solares en tándem de perovskita-silicio prometen eficiencias superiores al 30 por ciento, y laboratorios de investigación en todo el mundo anuncian regularmente nuevos valores máximos. Sin embargo, estos récords se logran en áreas que son aproximadamente 400 veces más pequeñas que el tamaño actual de los obleas de una célula solar de silicio industrial. Investigadoras e investigadores solares están explorando actualmente varias rutas prometedoras para una fabricación escalable y económica de estas células solares en tándem. En los proyectos de investigación financiados por el Ministerio Federal de Economía y Protección del Clima »Pero-Si-SCALE« y »LiverPool«, el Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE está construyendo una plataforma tecnológica independiente para escalar células y módulos solares en tándem de perovskita-silicio. El objetivo es el desarrollo y análisis de diseños de células y módulos, así como de sus procesos de fabricación, permitiendo una transferencia rápida a la industria.

»Una plataforma de investigación de este tipo para la fotovoltaica en tándem de perovskita-silicio en esta etapa de madurez tecnológica es hasta ahora única en el mundo y, por tanto, un rasgo distintivo para la investigación y desarrollo fotovoltaico alemana«, dice el Prof. Dr. Stefan Glunz, director del área de investigación en fotovoltaica en el Fraunhofer ISE. »De esta manera, podemos apoyar de manera efectiva a la industria fotovoltaica alemana y europea, también en colaboración con otras instituciones de investigación alemanas, en el desarrollo y la implementación de la próxima generación de células solares.«

Con la plataforma Pero-Si-SCALE, se pretende construir y desarrollar procesos, tecnologías y competencias necesarios para fabricar, caracterizar y probar células solares y módulos de perovskita-silicio en formato de oblea industrial M12. »Para ello, construiremos una línea de proceso hasta finales de 2024«, dice el Dr. Martin Hermle, jefe de proyecto para la creación de la plataforma tecnológica en el Fraunhofer ISE. »Esto incluye instalaciones para deposición en vacío y procesos de recubrimiento químico húmedo para la parte de perovskita de la célula en tándem. A nivel de módulo, para el desarrollo de procesos de fabricación, estará disponible un anillador de pegado industrial de próxima generación, así como un sistema de luminiscencia para el control del proceso de interconexión. Además, en el proyecto podremos ampliar la caracterización, calibración y análisis de calidad de células y módulos solares en el Fraunhofer ISE en obleas de gran tamaño.«

Para la fabricación de las células de laboratorio utilizadas hasta ahora, con un área de un centímetro cuadrado, el método más utilizado es la deposición por spin-coating químico húmedo. Este método es práctico para formatos pequeños de laboratorio y permite probar rápidamente nuevos diseños de células. Sin embargo, el spin-coating no es escalable a tamaños de sustrato industriales. Por ello, en la plataforma Pero-Si-SCALE, la deposición por vaporización en procesos de recubrimiento por evaporación en vacío será el foco para aplicar la parte de perovskita y las conexiones. El desarrollo de métodos de evaporación en vacío industrialmente viables para materiales de perovskita y capas de contacto es el objetivo del proyecto »LiverPool«.

La escalabilidad de la tecnología en tándem de perovskita-silicio también será tema en el taller tandemPV de este año, que tendrá lugar del 6 al 8 de junio de 2023 en Chambéry, Francia. La investigadora Dra. Patricia Schulze y el investigador Oussama Er-Raji, ambos del Fraunhofer ISE, presentarán ponencias en la sesión »Proceso y Escalado«. Oussama Er-Raji ofrecerá una visión sobre la ruta híbrida de proceso para la realización de células solares en tándem de perovskita-silicio de alta eficiencia. La Dra. Patricia Schulze dará una visión general del estado actual de la fotovoltaica en tándem de perovskita-silicio en el Fraunhofer ISE.