PRODUCCIÓN Y CARACTERIZACIÓN DE NUEVOS MATERIALES CON APLICACIONES EN CELDAS FOTOVOLTAICAS

La eficiencia de celdas solares esta limitada principalmente por el material absorbente. Dependiendo de sus propiedades ópticas, el ancho de banda, solo una región restringida del espectro solar es utilizada. La máxima eficiencia teórica de una celda de una sola unión, ocurre para un ancho de banda de alrededor de 1.2 eV, esto significa que el material absorbe parte de la radiación infrarroja, visible y UV. No obstante, la luz en el rango espectral azul, violeta y UV es absorbida por el material de la celda pero cerca de la superficie donde la tasa de recombinación es mayor debido a defectos electrónicos. Para superar esta limitación, se utilizan materiales distintos, formando así un tándem donde cada material es optimizado para una región espectral particular. Las perovskitas en la última década han demostrado ser materiales con un potencial para ser usados como capa absorbente en la celda frontal de un sistema tándem. En particular su ancho de banda puede ser manipulado para coincidir con el ideal (1.74 eV) para lograr una máxima eficiencia en el sistema tandem. No obstante, aun hay varios aspectos que resolver antes de ser una material viable para las tecnologías actuales. Por ejemplo, las perovskitas son una familia de materiales metal-orgánicos cuya estabilidad varia dramaticamente dependiendo de su composición. En particular, son sensibles a la humedad y a la degradación UV. Es por eso que actualmente se estudian haluros mixtos con el fin de aumentar la estabilidad del material, creando así un compromiso entre la estabilidad y las propiedades optoelectrónicas del material. Este fondo de movilidad se encuentra enmarcado en las actividades de investigación, colaboración científica e intercambio académico entre el institut für silizium photovoltaik del Helmholtz-Zentrum Berlin y el Grupo de Ciencias de los Materiales y Energías Renovables de la Sección Física de la PUCP. El HZB se enfoca en el desarrollo de nuevos materiales y procesos para mejorar la eficiencia y reducir el costo de celdas solares. Las estructuras de celdas tándem perovskita/silicio son uno de sus intereses, abarcando la ingeniería de las propiedades optoelectrónicas de la capa absorbente, estudio de su estabilidad y optimización de electrodos transparentes. Por su lado, el Grupo de Ciencia de los Materiales de la Sección Física en la PUCP se especializa en la caracterización de materiales semiconductores. Su investigación se centra en el estudio y la ingeniería de las propiedades optoelectrónicas. La cooperación entre la PUCP y el HZB se inició en el 2015 y ha producido publicaciones conjuntas desde entonces. Actualmente ambos grupos continúan cooperando en la caracterización y desarrollo de materiales con aplicaciones fotovoltaicas. En particular, ambos grupos estudian el efecto de degradación en perovskitas con distintas composiciones, así como alternativas para mejorar la eficiencia espectral de celdas solares a través de la optimización de materiales utilizados en su diseño.

GUERRA TORRES ,JORGE ANDRES