Investigadores de la Universidad de Swansea de Reino Unido y de la Universidad Åbo Akademi de Finlandia han desarrollado un nuevo modelo analítico que mejora la comprensión y la eficiencia de las células solares de película delgada.
El estudio, publicado en la revista en PRX Energy, desafía la llamada ecuación del diodo de Shockley para las células solares de película delgada. Este tipo de células solares, hechas de materiales flexibles y de bajo coste, han tenido una eficiencia limitada debido a factores que los modelos analíticos existentes no podían explicar por completo.
Así, el nuevo estudio arroja luz sobre cómo estas células solares logran una eficiencia óptima, revelando un equilibrio crítico entre la recolección de la electricidad generada por la luz y la minimización de las pérdidas debidas a la recombinación, donde las cargas eléctricas se anulan entre sí. Estos hallazgos proporcionan información clave sobre los mecanismos que impulsan y limitan la recolección de carga y, en última instancia, la eficiencia de conversión de energía.
Nueva ecuación de diodos
Los modelos analíticos anteriores para estas células solares tenían un punto ciego: los ‘portadores inyectados’, es decir, las cargas que entran en el dispositivo desde los contactos. Estos portadores tienen un impacto significativo en la recombinación y la eficiencia limitada. El nuevo estudio aborda esta brecha mediante la introducción de una nueva ecuación de diodos diseñada específicamente para tener en cuenta estos portadores inyectados y su recombinación con los fotogenerados.
La recombinación entre las cargas inyectadas y las fotogeneradas no es un gran problema en las células solares tradicionales, como las de silicio, que son más gruesas que las de película delgada de próxima generación, como las células solares orgánicas, según explican los investigadores. Como las células solares de película delgada tienen regiones interfaciales mucho más grandes por volumen que el silicio tradicional, se ven más afectados por la recombinación de cargas fotogeneradas con cargas inyectadas cerca de la interfaz.
Este nuevo modelo ofrece un nuevo marco para diseñar células solares más eficientes, optimizar los dispositivos existentes y analizar las propiedades de los materiales. También puede ser útil en el diseño de máquinas de optimización de dispositivos, lo que supone un importante avance en el desarrollo de células solares de película delgada de próxima generación.