En el laboratorio de láser de femtosegundos del Dr. Dennis Friedrich en HZB, las propiedades de transporte de los semiconductores se pueden determinar utilizando espectroscopia de terahercios o microondas. Para este propósito, un pulso de luz láser primero excita los portadores de carga en el material, que luego se irradian con ondas electromagnéticas (ya sea THz o microondas) y absorben algunas de ellas. Crédito: HZB

Rendimiento de las células solares semiconductoras a partir de espectroscopia de terahercios y microondas

Muchos materiales semiconductores son posibles candidatos para las células solares. En los últimos años, los semiconductores de perovskita en particular han atraído la atención, ya que son baratos y fáciles de procesar y permiten altas eficiencias. Ahora, un estudio con 15 instituciones de investigación participantes muestra cómo los terahercios (TRTS) y la espectroscopia de microondas (TRMC) se pueden utilizar para determinar de manera confiable la movilidad y la vida útil de los portadores de carga en nuevos materiales semiconductores. Utilizando estos datos de medición es posible predecir la eficiencia potencial de la célula solar de antemano y clasificar las pérdidas en la célula terminada.

Las propiedades más importantes de un semiconductor para ser utilizado como una célula solar incluyen la movilidad y la vida útil de los electrones y “agujeros”. Ambas cantidades se pueden medir sin contactos con métodos espectroscópicos utilizando radiación de terahercios o microondas. Sin embargo, los datos de medición encontrados en la literatura a menudo difieren en órdenes de magnitud. Esto ha dificultado su uso para evaluaciones fiables de la calidad del material.

Muestras de referencia medidas

“Queríamos llegar al fondo de estas diferencias y nos pusimos en contacto con expertos de un total de 15 laboratorios internacionales para analizar las fuentes típicas de error y los problemas con las mediciones”, dice el Dr. Hannes Hempel del equipo de HZB dirigido por el Dr. Thomas Unold. Los físicos de HZB enviaron muestras de referencia producidas por el equipo del Dr. Martin Stolterfoht en la Universidad de Potsdam a cada laboratorio con el compuesto semiconductor de perovskita (Cs, FA, MA) Pb (I, Br) 3) optimizado para la estabilidad.

Mejores datos para una mejor predicción

Un resultado del trabajo conjunto es la determinación significativamente más precisa de las propiedades de transporte con espectroscopia de terahercios o microondas. “Podríamos identificar algunos puntos neurálgicos que deben considerarse antes de que se realicen las mediciones reales, lo que nos permite llegar a un acuerdo significativamente mejor de los resultados”, enfatiza Hempel.

Otro resultado del estudio: con datos de medición fiables y un análisis más avanzado, las características de la célula solar también se pueden calcular con mayor precisión. “Creemos que este análisis es de gran interés para la investigación fotovoltaica, porque predice la máxima eficiencia posible del material en una célula solar y revela la influencia de varios mecanismos de pérdida, como las barreras de transporte”, dice Unold. Esto se aplica no solo a la clase de materiales de semiconductores de perovskita, sino también a otros nuevos materiales semiconductores, que por lo tanto pueden probarse más rápidamente para su posible idoneidad.

Referencia:

Dejá un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada.