Optimización numérica de celdas solares de perovskita con capas de transporte alternativas

Resumen

Las celdas solares de perovskita destacan como tecnología fotovoltaica prometedora por su alta eficiencia y potencial de fabricación económica. No obstante, su comercialización se ve limitada por problemas en las capas de transporte, donde el TiO₂ muestra degradación ante UV y el Spiro-OMeTAD presenta alto costo e inestabilidad. Para abordar estas limitaciones, este estudio propone una arquitectura alternativa de perovskita libre de plomo, utilizando WO₃ como capa transportadora de electrones y CuSbS₂ como capa transportadora de huecos. Mediante simulaciones numéricas con SCAPS-1D, se evaluó sistemáticamente el impacto del espesor del HTL, la densidad de defectos en CuSbS₂ y su espesor, la función de trabajo del contacto metálico y el comportamiento térmico en el rendimiento del dispositivo. Los resultados demuestran un espesor óptimo de HTL que permite alcanzar una eficiencia máxima del 20.4%, junto con una notable tolerancia a defectos neutros y estabilidad térmica en el rango de 300-350 K. Adicionalmente, contactos metálicos de alta función de trabajo, como el hierro (∼4.8 eV), mejoran significativamente la extracción de huecos y reducen las pérdidas interfaciales. Estos hallazgos establecen criterios cuantitativos para el diseño de capas transportadoras y selección de electrodos, facilitando el desarrollo de celdas de perovskita más estables, económicas y escalables.