La clave para la eficiencia de células solares de película fina

Las células solares de película delgada hicieron su aparición en las calculadoras de bolsillo, pero ahora son serios competidores de las células de silicio en la generación de energía, con eficiencias comparables y costes que se reducen rápidamente. El teluro de cadmio (CdTe) es uno de los más prometedores materiales de película fina. Su record de eficiencia se elevó hasta el 20% incluyendo un paso durante la síntesis en la cual el material es tratado con cloruro de cadmio (CdCl₂), un proceso destinado a eliminar o suprimir los efectos perjudiciales de defectos, por ejemplo "pasivizándolos". Pero el por qué la pasivización que conllevó una mejor eficiencia ha permanecido como un misterio y el progreso ha estado conducido por un proceso incremental de ensayo y error. Ahora, un grupo de investigadores han elucidado los mecanismos atómicos de este fenómeno.

Una película delgada de CdTe es un material policristalino hecho de muchos granos de cristales únicos de CdTe. Comparado con un cristal único perfecto, sería de esperar que los límites de los granos policristalinos fuesen perjudiciales, actuando como centros de recombinación para pares electrón-hueco generados cuando un fotón es absorbido. Pero a través de una combinación de microscopía de electrones de resolución atómica y teoría de densidad funcional, los investigadores estudiaron las propiedades atómicas y electrónicas de los límites de grano y mostraron que juegan un rol inesperado: durante el tratamiento del CdCl₂, el Cl toma el lugar de una gran fracción de átomos Te en los límites de grano. Esto convierte los límites en uniones locales p-n, el cual separa los electrones fotogenerados de los huecos, protegiéndolos de recombinaciones no deseadas. Los resultados explican los beneficios del tratamiento de pasivización y puede sugerir nuevas estrategias de fabricación para futuras mejoras en la eficiencia.

Via Physics.aps