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Resumen del proyecto coordinado

IGNITE plantea explorar un nuevo concepto en el desarrollo de tecnologías fotovoltaicas tándem de muy alta eficiencia, gran abundancia, excelente estabilidad, muy baja toxicidad y probada sostenibilidad. Esto se logrará combinando por primera vez dispositivos de Si cristalino con contactos interdigitados (IBC c-Si) obtenidos a baja temperatura (<250 ºC) como célula de banda prohibida estrecha, y tecnologías de kesteritas sobre sustratos semi-transparentes como célula de banda prohibida ancha. El proyecto propone introducir un nuevo concepto en tecnologías fotovoltaicas tándem, aprovechando las características intrínsecas de los dispositivos basados en IBC c-Si con el bajo coste de producción de las tecnologías de capa fina, que permitirá desarrollar la célula de kesteritas en configuración monolítica, optimizando de forma completa e independiente los correspondientes contactos eléctricos. En los útlimos años, el rápido desarrollo de nuevos materiales fotovoltaicos como las perovskitas y las kesteritas, ha permitido plantear la posibilidad de desarrollar por primera vez células tándem de alta eficiencia a partir de materiales económicos y muy abundantes en la corteza terrestre, combinándolos con tecnologías de alta eficiencia como las basadas en Si cristalino. Sin embargo, los problemas de toxicidad y baja estabilidad de las perovskitas, y la necesidad de las kesteritas de procesos a relativamente alta temperatura para obtener eficiencias razonables, ha limitado
en gran medida este desarrollo.

En este sentido, y gracias al rápido desarrollo de la tecnología de IBC c-Si, IGNITE explorará por primera vez la posibilidad de integrar estos dispositivos, con células solares sostenibles de banda prohibida ancha basadas en kesteritas. La principal idea se fundamenta en el hecho de que en la tecnología interdigital los contactos eléctricos del Si se encuentran en la misma superficie de la oblea, compatibilizando el desarrollo de la célula solar de kesterita de forma totalmente independiente en la otra superficie de la oblea. El concepto propuesto en IGNITE permitiría tener dispositivos tándem integrados monolíticamente, en conexión de 4 terminales, y en los que por primera vez pudiera optimizarse cada uno de los 4 contactos eléctricos independientemente. Esto supondría una gran ventaja tecnológica abaratando los costes de producción, y permitiendo optimizar independientemente los procesos de fabricación.

Con el objetivo de resolver estos desafíos IGNITE está formado por un consorcio multidisciplinario y complementario, aunando por primera vez los esfuerzos de grupos líderes en España y a nivel Europeo en el desarrollo de tecnologías de Si cristalino (UPC), calcogenuros de capa fina (IREC), y rutas químicas para la síntesis de óxidos funcionalizados (UJI), para alcanzar los objetivos propuestos y posicionar estas tecnologías hacia una posible futura industrialización. Al final del proyecto, se propone disponer de dispositivos fotovoltaicos basados en Si cristalino con contactos interdigitados preparados a baja temperatura con eficiencias mayores al 20%, de tecnologías de kesteritas de band-gap ancho sobre sustratos semi-transparentes con eficiencia mayor al 14%, y de una célula tándem monolítica, combinando ambos dispositivos, con eficiencia mayor al 25%, lo que supondrá un hito en el desarrollo de este tipo de células solares avanzadas.

Financiación

Este proyecto ha sido financiado a cargo del Programa Estatal de Investigación, Desarrollo e Innovación Orientada a los Retos de la Sociedad, en el marco del Plan Estatal de Investigación Científica y Técnica y de Innovación 2013-2016 financiado por FEDER/Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades – Agencia Estatal de Investigación.