Una nueva celda solar obtiene dos récords mundiales por su alta eficiencia
Los científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) de Estados Unidos han fabricado una célula solar con una eficiencia de casi el 50%.
La tecnología en las celdas solares actuales permite que las mismas tengan una tasa de eficiencia del 15% al 20%, lo que significa que son capaces de convertir solo una pequeña fracción de la luz solar absorbida en electricidad.
Sin embargo, una nueva celda solar de seis uniones, recientemente desarrollada, ha conseguido el récord mundial de "mayor eficiencia de conversión solar", con un 47,1%, que se midió bajo iluminación concentrada. Una variación de la misma celda también estableció el récord de eficiencia bajo iluminación de "un sol" en 39.2%.
"Este dispositivo realmente demuestra el extraordinario potencial de las celdas solares multifuncionales", dijo John Geisz, científico principal en el Grupo de fotovoltaica cristalina de alta eficiencia en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) y autor principal de un nuevo paper sobre la celda récord, publicado en la revista Nature Energy.
Para construir el dispositivo, los investigadores del NREL se basaron en materiales III-V, llamados así por su posición en la tabla periódica, que tienen una amplia gama de propiedades de absorción de luz. Cada una de las seis uniones de la celda (las capas fotoactivas) está especialmente diseñada para capturar la luz de una parte específica del espectro solar.
El dispositivo contiene aproximadamente 140 capas totales de varios materiales III-V para respaldar el rendimiento de estas uniones, y sin embargo es tres veces más fino que un cabello humano. Debido a su naturaleza altamente eficiente y al costo asociado con su fabricación, las células solares III-V se utilizan con mayor frecuencia para alimentar satélites, lo que premia el rendimiento inigualable de III-V.
Sin embargo, en la Tierra, la celda solar de seis uniones es adecuada para su uso en concentradores fotovoltaicos, dijo Ryan France, coautor y científico del Grupo de Multijunciones III-V en NREL.
"Una forma de reducir el costo es reducir el área requerida", dijo, "y puede hacerlo utilizando un espejo para capturar la luz y enfocar la luz hacia un punto. Entonces puede escapar con una centésima o incluso una milésima parte del material, en comparación con una celda de silicio de placa plana. Utiliza mucho menos material semiconductor al concentrar la luz. Una ventaja adicional es que la eficiencia aumenta a medida que concentra la luz".
Francia describió el potencial de esta celda solar que supera el 50% de eficiencia como "realmente muy alcanzable", pero ese 100% de eficiencia no se puede alcanzar debido a los límites fundamentales impuestos por la termodinámica.
Geisz dijo que actualmente el principal obstáculo de investigación para alcanzar el 50% de eficiencia es reducir las barreras resistivas dentro de la celda que impiden el flujo de corriente.
Mientras tanto, señala que el NREL también está muy comprometido en reducir el costo de las celdas solares III-V, permitiendo nuevos mercados para estos dispositivos altamente eficientes.