[en] Research in photovoltaic (PV) devices has usually focused on PN junction theory. However, with the new perspective on electronic transport driven by electrochemical potentials rather than electrical fields, the understanding of solar cells as the combination of an absorber and two selective contacts has gained strength. As a consequence, there has been a growing interest in researching new selective contacts to obtain high efficiency and low-temperature processed photovoltaic devices that can reduce their cost and ecological footprint. In this work, we report the promising performance obtained with a "Metal-Dipolar-Semiconductor" junction based on Polyethylenimine (PEI) as electron transport layer. Electrical and optical characterization have been performed to determine the contact quality over different absorbers, and a theoretical model explaining these results has been presented. Different photovoltaic devices have been fabricated and characterized, finding promising free-dopant and CRM-free architectures for different absorbers. Currently, the global photovoltaic market is dominated by crystalline silicon (c-Si) based technologies with heavily doped, directly metallized contacts, which implies high-temperature steps. With the simple deposition of PEI between the semiconductor and the metal through spin-coating technique, we were able to obtain high-performance contacts without doping. In addition, regarding the study over thin-film absorbers, where the use of critical raw materials (CRM) is one of their main drawbacks, we proved that a stack combining a zinc oxide buffer layer and the polymeric interlayer yields outputs comparable to the classical CdS selective contact.

[es] La investigación en tecnologías fotovoltaicas se ha basado mayoritariamente en la teoría de la unión PN pero, gracias a la interpretación mediante potenciales electroquímicos más que campos eléctricos, la visión de una célula solar como un absorbedor más dos filtros ha ganado peso en los últimos años. Por este motivo, la investigación en nuevos contactos selectivos es, actualmente, de gran relevancia. Sobre todo para aquellos que no incorporan procesos a altas temperaturas, ni materiales críticos o tóxicos. En el trabajo que se presenta a continuación se ha podido constatar los beneficios de utilizar una unión "Metal-Dipolo-Semiconductor" con Polietilenimina (PEI) como contacto selectivo de electrones. Con el fin de caracterizar la calidad del contacto se han realizado diferentes medidas eléctricas y ópticas, con los resultados de las cuales se ha elaborado un modelo teórico que explica el comportamiento detrás del contacto de PEI. Además, se han fabricado diferentes células solares a partir de varios absorbedores, encontrando un contacto libre de materiales críticos y de procesos altamente costosos con el que se han obtenido resultados bastante prometedores. Actualmente, las células fotovoltaicas basadas en silicio cristalino (c-Si) dominan ampliamente el mercado gracias a sus eficiencias comerciales superiores al 15%. Pero, debido a que la mayoría de estos dispositivos utilizan interficies dopadas y contactos metálicos directamente depositados, el coste energético vinculado a su fabricación es muy elevado. Depositando fácilmente una fina capa de PEI entre el semiconductor y el metal mediante la técnica de "spin-coating", somos capaces de fabricar un contacto de gran eficiencia sin necesidad de dopar por difusión térmica la interfície del absorbedor. Además, al estudiar este contacto orgánico sobre diferentes absorbedores de capa fina, donde el uso de materiales críticos y tóxicos es uno de sus máximos inconvenientes, hemos podido presentar un contacto con unas prestaciones muy similares a las del contacto de electrones clásico de CdS, pero sin involucrar a este.