En 2009, cuando comenzaron a aparecer las celdas de película delgada de calcita, la eficiencia de conversión era de solo 3,8%, y aumentó muy rápidamente. En 2018, la eficiencia de laboratorio superó el 23%. La fórmula molecular básica de un compuesto de calcogenuro es ABX3, y la posición A suele ser un ion metálico, como Cs+ o Rb+, o un grupo funcional orgánico, como (CH3NH3;), [CH (NH2)2]+; la posición B suele ser un catión divalente, como los iones Pb2+ y Sn2+; la posición X suele ser un anión halógeno, como Br-, I-, Cl-. Al cambiar los componentes de los compuestos, el ancho de banda prohibido de los compuestos de calcogenuro se puede ajustar entre 1,2 y 3,1 eV. La conversión fotovoltaica de alta eficiencia de las celdas de calcogenuro en longitudes de onda cortas, superpuesta a celdas con un rendimiento de conversión excepcional en longitudes de onda largas, como las celdas de silicio cristalino heterogéneas, puede alcanzar teóricamente una eficiencia de conversión fotovoltaica superior al 30%, superando el límite de eficiencia de conversión teórica de las celdas de silicio cristalino del 29,4%. En 2020, esta batería apilada ya alcanzó una eficiencia de conversión del 29,15% en el Laboratorio Heimholtz de Berlín, Alemania, y la celda apilada de calcogenuro y silicio cristalino se considera una de las principales tecnologías de baterías de la próxima generación.
La capa de película de calcogenuro se realizó mediante un método de dos pasos: primero, se depositaron películas porosas de Pbl2 y CsBr sobre la superficie de celdas de heterounión con superficies esponjosas mediante coevaporación, y luego se cubrieron con una solución de organohaluro (FAI, FABr) mediante recubrimiento por centrifugación. La solución de haluro orgánico penetra en los poros de la película inorgánica depositada por vapor y luego reacciona y cristaliza a 150 grados Celsius para formar una capa de película de calcogenuro. El espesor de la película de calcogenuro así obtenida fue de 400-500 nm, y se conectó en serie con la celda de heterounión subyacente para optimizar la coincidencia de corriente. Las capas de transporte de electrones sobre la película de calcogenuro son LiF y C60, obtenidas secuencialmente por deposición térmica de vapor, seguida de la deposición de capa atómica de una capa amortiguadora, SnO2, y la pulverización catódica magnetrónica de TCO como electrodo frontal transparente. La fiabilidad de esta celda apilada es mejor que la de la celda de calcogenuro de una sola capa, pero la estabilidad de la película de calcogenuro bajo las influencias ambientales del vapor de agua, la luz y el calor aún necesita mejorarse.
Fecha de publicación: 20 de octubre de 2023