Crean una célula solar de doble capa con eficiencia récord

El tándem de materiales integrado por una capa de perovskita y otra de CIGS (cuatro minerales) – probado en la UCLA- permite convertir el 22,4% de la energía del sol, un récord de eficiencia de conversión.

Un grupo de científicos de la Escuela de Ingeniería Samueli de la Universidad de California (UCLA) han desarrollado una célula solar de película fina altamente eficiente que genera más energía de la luz del sol que los paneles solares típicos, gracias a su diseño de doble capa. La investigación fue publicada en Science.

El dispositivo se fabrica rociando una capa delgada de perovskita, en este caso un compuesto barato de plomo y yodo que ha demostrado ser muy eficiente para capturar energía de la luz solar, en una célula solar disponible comercialmente. Además, la célula solar que forma la capa inferior del dispositivo está hecha de un compuesto de cobre, indio, galio y seleniuro, o CIGS.

Cabe señalar que el término “perovskita” es una referencia al mineral que recibió este nombre y que se descubrió en Rusia en la década de 1830. Sin embargo, las células solares de perovskita no están hechas del mineral en sí, sino que imitan su estructura cristalina, que ha demostrado ser particularmente eficiente para cosechar luz y generar electricidad.

celulas solares de doble capa

La nueva célula del equipo convierte el 22,4 por ciento de la energía entrante del sol, un récord en eficiencia de conversión para una célula solar en tándem perovskita-CIGS. El rendimiento fue confirmado en pruebas independientes en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable del Departamento de Energía de Estados Unidos (El registro anterior, establecido en 2015 por un grupo en el Centro de Investigación Thomas J. Watson fue del 10,9 por ciento). La tasa de eficiencia del dispositivo UCLA es similar a la de las células solares de polisilicio que actualmente dominan el mercado fotovoltaico.

“Con nuestro diseño de células solares en tándem, estamos extrayendo energía de dos partes distintas del espectro solar en la misma área del dispositivo”, explicó el líder del equipo investigador, Yang Yang. “Esto aumenta la cantidad de energía generada por la luz solar en comparación con la capa CIGS sola”.

El científico agregó que la técnica de pulverización sobre una capa de perovskita podría incorporarse de manera fácil y económica en los procesos de fabricación de células solares existentes.

Se aumenta la eficiencia y se reducen los costos

La capa base CIGS de la celda, de aproximadamente 2 micras (o dos milésimas de milímetro) de grosor, absorbe la luz solar y genera energía a un ritmo de 18,7 por ciento de eficiencia, pero al agregar la capa de perovskita de 1 micra de espesor mejora su eficiencia – muy parecido a cómo agregar un turbocompresor al motor de un automóvil- puede mejorar su rendimiento. Las dos capas están unidas por una interfaz a nanoescala diseñada por los investigadores de UCLA; la interfaz ayuda a dar al dispositivo un voltaje más alto, lo que aumenta la cantidad de energía que puede exportar.

Y todo el conjunto se asienta sobre un sustrato de vidrio de aproximadamente 2 milímetros de grosor.

“Nuestra tecnología aumentó el rendimiento de las células solares CIGS existentes en casi un 20 por ciento de su rendimiento original”, sostuvo Yang. “Eso significa una reducción del 20 por ciento en los costos de energía”.

Añadió que los dispositivos que usan el diseño de dos capas podrían alcanzar una eficiencia de conversión de energía del 30 por ciento. Ese será el próximo objetivo del grupo de investigación.

La investigación fue apoyada por la National Science Foundation y la Air Force Office of Scientific Research. Yang y su grupo de investigación han estado trabajando en células solares en tándem durante varios años y sus logros incluyen el desarrollo de células solares transparentes que podrían utilizarse en las ventanas.

Los autores principales del estudio son Qifeng Han, asociado y visitante en el laboratorio, y Yao-Tsung Hsieh y Lei Meng, quienes recientemente obtuvieron su doctorado en UCLA. Los otros autores del estudio son miembros del grupo de investigación de Yang e investigadores del Centro de Investigación Atsugi de Solar Frontier Corp. en Japón.

 

2018-10-09T08:47:29+02:00 21 agosto, 2018|