Un equipo de científicos de la Universidad Nacional de Singapur logró una eficiencia de conversión de poder récord de 26.4% con un nuevo diseño de células tándemias-orgánicas de perovskita (derecha). Crédito: Universidad Nacional de Singapur
Los científicos de la Universidad Nacional de Singapur (NUS) han demostrado una célula solar en tándem de perovskita-orgánica con una eficiencia de conversión de energía récord mundial certificada de 26.4% en un área activa de 1 cm2, lo que lo convierte en el dispositivo de mayor rendimiento de su tipo hasta la fecha. Este hito es impulsado por un absorbedor orgánico de banda estrecha recientemente diseñada que mejora significativamente la recolección de fotones de infrarrojo cercano (NIR), un cuello de botella de larga data en células solares en tándem de película delgada.
Este último avance de la investigación se logró bajo el liderazgo del profesor asistente Hou Yi, quien es un joven profesor presidencial en el Departamento de Ingeniería Química y Biomolecular bajo la Facultad de Diseño e Ingeniería en NUS y lidera el Grupo de Celdas Solares Solares Multijunciones basadas en perovskitas en el Instituto de Investigación de Energía Solar del Solar (Seris) en NUS.
El equipo de investigación de NUS publicado Su trabajo en la revista Nature el 25 de junio de 2025.
Desbloqueando la promesa de células solares en tándem
Los semiconductores de perovskita y orgánicos ofrecen bandas de banda ampliamente sintonizables, lo que permite que las células en tándem se acerquen a eficiencias teóricas muy altas. “Gracias a su factor de forma ligera y flexible, las células solares en tándem de perovskita-orgánica son ideales para aplicaciones de energía que se ejecutan directamente en dispositivos como drones, electrónica portátil, telas inteligentes y otros dispositivos habilitados para la AI”, dijo Astst. Prof. Hou.
Sin embargo, la ausencia de absorbentes de película delgada NIR eficientes, que ayudan a capturar la luz solar en la región de NIR de manera más eficiente y, por lo tanto, mejoran la eficiencia general de las células en tándem, ha mantenido las células tándemias orgánicas de perovskita que se retrasan detrás de los diseños alternativos.
Aprovechando el infrarrojo cercano
Para superar este desafío, Asst. El profesor Hou y su equipo desarrollaron un aceptador orgánico asimétrico con una estructura de conjugación extendida, lo que permite la absorción profundamente en la región de NIR mientras mantenía una fuerza impulsora suficiente para una separación de carga eficiente y promoviendo el empaque molecular ordenado. Los análisis de espectroscopía ultrarrápida y física de dispositivos confirmaron que este diseño logra una alta recolección de portadores de carga libre con una pérdida de energía mínima.
Sobre la base del rendimiento de la subcélula orgánica, los investigadores lo apilaron debajo de una célula superior de perovskita de alta eficiencia, que interactúa las dos capas con un interconnector basado en óxido conductual transparente (TCO).
La célula en tándem recientemente diseñada logró una eficiencia de conversión de potencia de 27.5% en muestras de 0.05 cm2 y 26.7% en dispositivos de 1 cm2, con el 26.4% de resultado de forma independiente certificada. Estos hallazgos marcan el rendimiento más alto certificado hasta la fecha entre las células de perovskita de perovskita-cifrados de perovskita, y de perovskita de un solo juego con un tamaño comparable.
“Con las eficiencias listas para superar el 30%, estas películas flexibles son ideales para la producción de rollo a rol e integración perfecta en sustratos curvos o de tela, piense en parches de salud de autocuidado que cosechan la luz solar para ejecutar sensores a bordo, o textiles inteligentes que monitorean la biométrica sin la necesidad de las baterías volantes”, señaló que asalt. Prof. Hou.
En la siguiente fase de su investigación, el equipo de NUS se centrará en mejorar la estabilidad operativa del mundo real y el avance hacia la fabricación de la línea piloto, pasos multiplicados para llevar la tecnología solar flexible y de alto rendimiento al mercado.
Más información: Zhenrong Jia et al, cosecha eficiente de infrarrojo cercano en células solares en tándem de perovskita-orgánica, naturaleza (2025). Dos: 10.1038/s41586-025-09181-x
Proporcionado por la Universidad Nacional de Singapur
Cita: los investigadores logran una célula solar en tándem de perovskita que establece récords con una nueva molécula de Harvesting (2025, 26 de junio) recuperada el 26 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-Perovskite-tandem-solar-cell-nir.html
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