Estudio computacional de las células solares de perovskita KGeCl₃ hacia una alta eficiencia a través de la innovación...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Energía renovable
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• Las células solares de perovskita basadas en germanio (PSC) se exploran como alternativas no tóxicas a las PSC basadas en plomo.
• Los niveles actuales de eficiencia de las PSC basadas en germanio requieren una mejora adicional para su aplicación práctica.
• El desarrollo de tecnologías fotovoltaicas eficientes y respetuosas con el medio ambiente es crucial para la energía sostenible.

Objetivo del estudio:

• Para investigar una nueva célula solar de perovskita basada en germanio con estructura n-i-p utilizando la simulación wxAMPS.
• Mejorar la eficiencia de conversión de potencia (PCE) de los PSC basados en germanio mediante la optimización de los materiales y los parámetros del dispositivo.
• Evaluar el potencial de WS2 como capa de transporte de electrones (ETL) para mejorar el rendimiento de las células solares.

Principales métodos:

• Simulación del dispositivo mediante el software wxAMPS.
• Evaluación de varios materiales de la capa de transporte de electrones (ETL), incluido el WS2.
• Optimización de los parámetros clave del dispositivo: grosor ETL, grosor HTL, grosor de la capa de absorción, densidad de defecto y concentraciones de dopaje.

Principales resultados:

• El PSC basado en KGeCl3 de referencia alcanzó un PCE del 18,55%.
• WS2 fue identificado como el material ETL óptimo, mejorando significativamente el rendimiento del dispositivo.
• El dispositivo optimizado logró un PCE del 22,98% con V_oc = 1,02 V, J_sc = 25,77 mA/cm2 y FF = 78,25%.

Conclusiones:

• Los PSC basados en germanio con WS2 ETL demuestran un potencial significativo como dispositivos fotovoltaicos sin plomo de alta eficiencia.
• La optimización de la arquitectura del dispositivo y la selección de materiales es clave para lograr un rendimiento superior.
• Este estudio proporciona una vía para el desarrollo de tecnologías de células solares sostenibles y respetuosas con el medio ambiente.