Optimización numérica de la fotocorriente en celdas solares tandem de perovskitas/silicio

Abstract

El constante aumento de la eficiencia de las celdas solares de silicio ha convertido la generación fotovoltaica en una fuente de energía competitiva. Sin embargo la eficiencia récord de estas celdas se encuentra ya muy cercana al límite teórico y por ello se ha propuesto preparar celdas tandem combinando celdas de silicio con celdas de perovskitas orgánicas-inorgánicas. Estas últimas celdas tienen altas eficiencias, bajos costos de fabricación y son compatibles con la tecnología del silicio. En este trabajo, aplicamos un modelo óptico para optimizar los materiales de las capas de contacto de la celda tandem así como los espesores de las capas involucradas. Las simulaciones nos permiten identificar y cuantificar las pérdidas ópticas asociadas a la reflexión y absorción en las capas funcionales. El algoritmo de optimización nos permitió aumentar la fotocorriente hasta un 7% respecto de las celdas reportadas en la literatura.

The steady increase in silicon solar cells efficiency over the last 40 years has turned photovoltaics into a competitive energy source. However, the achieved efficiency record is already close to the theoretical limit and therefore new approaches are needed to overcome this limit. It has been suggested that combining silicon cells and inorganic-organic perovskite cells in tandem configuration should further increase the device efficiency. Perovskite cells have high efficiency, low fabrication costs and they are compatible with silicon technology. In this work, we apply an optical model to optimize the functional and active layers of state-of-the-art perovskite/silicon tandem cells. The simulation results allow us to identify and quantify the optical losses associated to reflection and absorption in contact layers. With the aid of an optimization algorithm the photocurrent increased up to 7% relative to the photocurrent of tandem cells reported in the literature.