(Noticias de Nanowerk) Un equipo internacional de investigadores dirigido por DESY ha estado investigando la correlación entre los defectos del material y la energía generada por una célula solar, con una resolución sin precedentes. El equipo utilizó una variedad de técnicas experimentales para obtener sus sorprendentes resultados, que ahora ha publicado en la revista. Ciencia avanzada ("La microscopía de rayos X multimodal y 3D revela el impacto de los huecos en las células solares CIGS"): los defectos que inevitablemente surgen durante la fabricación de las llamadas células CIGS pueden reducir su potencia, pero el efecto es mucho menos común y mucho más localizado de lo esperado. Concepto experimental. Se preparan dos muestras de la misma pila de capas para dos experimentos diferentes. En el primer experimento, se monta una muestra en una placa de circuito impreso y se la contacta eléctricamente para poder medir mapas de la corriente inducida. En el segundo experimento, la muestra se talla y se monta en un alfiler, donde se le da forma cilíndrica. Se adquieren proyecciones desde diferentes ángulos para producir una reconstrucción 3D que puede procesarse y descomponerse en capas individuales. (©Ciencia avanzada) Las células CIGS se componen esencialmente de cobre, indio, galio y selenio, que se aplican en una fina capa de sólo dos milésimas de milímetro de espesor. Esta delgadez no sólo ayuda a conservar recursos; A diferencia de las células solares cristalinas convencionales, las células CIGS también son flexibles, lo que las hace adecuadas para una amplia gama de aplicaciones. El problema es que a medida que se fabrican las celdas CIGS, generalmente mediante deposición de vapor de varias capas diferentes sobre un sustrato, se forman pequeñas regiones conocidas como huecos en la capa absorbente generadora de electricidad, que podrían afectar la generación de energía de la celda. El equipo de investigación ahora ha investigado esta relación en detalle. Utilizando técnicas ptográficas y tomográficas, los investigadores crearon una imagen tridimensional que muestra dónde se encuentran los huecos relacionados con la producción en la celda y cómo están alineados. Lo hicieron cortando un cilindro de sólo unos pocos micrómetros de ancho de la célula solar en la Universidad Técnica de Dinamarca y examinándolo usando radiación sincrotrón producida por el acelerador SLS en el Instituto Paul Scherrer en Suiza. "Los vacíos se producen principalmente en los límites entre dominios cristalinos adyacentes", dice Michael Stuckelberger, coautor del estudio de DESY, resumiendo sus hallazgos. “Todos se encuentran cerca de la superficie y generalmente están alineados perpendicularmente a ella. También pudimos determinar que están dispuestos en una superestructura, una especie de red 3D”. Los autores esperan que sus hallazgos se incorporen al proceso de producción del fabricante Empa en Suiza para reducir aún más el efecto nocivo de los huecos y, en última instancia, aumentar la eficiencia de las células solares. Luego, el equipo utilizó la línea de luz P06 de la fuente de rayos X de alto rendimiento PETRA III de DESY para analizar cuánta electricidad se genera exactamente en qué áreas de la célula solar. Al mismo tiempo, pudieron analizar la composición química local de la muestra mediante fluorescencia de rayos X, recopilando nuevamente estos datos con la resolución espacial más alta. Combinando toda esta información, los investigadores pudieron llegar a una conclusión sorprendente y alentadora: "Si se reduce la generación de electricidad, esto ocurre en las inmediaciones de los huecos", afirma Stuckelberger. "Sin embargo, también vimos que la mayoría de los huecos apenas tenían impacto en la producción de energía de la célula". Sin embargo, los investigadores también se dieron cuenta de que las fuentes de rayos X disponibles hoy en día limitan su capacidad para estudiar defectos a nanoescala en las células solares y sacar conclusiones sistemáticas sobre su funcionamiento.

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• Fuente: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64296.php