Tamaño del grano y espesor del absorbente que controla únicamente la orientación para la fabricación de células...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Las instalaciones fotovoltaicas
• Células solares de película delgada

Sus antecedentes:

• Las películas delgadas de Sb2Se3 son prometedoras para las células solares, pero la optimización de la orientación del grano para la eficiencia está poco explorada.
• La falta de conocimiento teórico dificulta el diseño de dispositivos solares Sb2Se3 de alto rendimiento.

Objetivo del estudio:

• Investigar teóricamente el impacto de la orientación del grano en el rendimiento de las células solares de película delgada Sb2Se3.
• Establecer una relación fundamental entre la orientación del grano y las métricas del dispositivo fotovoltaico.

Principales métodos:

• Se emplearon simulaciones de elementos finitos para modelar las células solares de película delgada Sb2Se3.
• Las propiedades anisotrópicas de transporte de carga se incorporaron de manera única a las simulaciones.

Principales resultados:

• Se observó un aumento del 125% en la eficiencia de conversión de potencia (PCE) cuando la orientación del grano cambió de [010] a [001].
• Las dimensiones de granos grandes (> 1,5 μm) o las capas absorbentes delgadas (< 0,4 μm) mitigan los efectos negativos de las orientaciones no preferidas.
• Se obtuvo un PCE máximo del 18,52% con granos de 2 μm y un espesor de 0,6 μm, dando un VOC de 0,75 V, un JSC de 31,64 mA/cm2 y un FF de 76,35%.

Conclusiones:

• La orientación del grano influye de manera crítica en el rendimiento de las células solares de película delgada Sb2Se3.
• Estrategias como el control del tamaño del grano y el grosor del absorbente ofrecen vías prácticas para las células solares Sb2Se3 de alta eficiencia.