Fotovoltaica, las células solares delgadas son el futuro: se ha logrado el récord de eficiencia en el laboratorio

Las células solares delgadas prometen un gran avance en la energía fotovoltaica: un estudio realizado por Amolf, la Universidad de Surrey y el Imperial College ha demostrado que su eficiencia puede alcanzar hasta el 65 %, en comparación con el 25 actual. Y solucionarían el problema del volumen y peso de los paneles fotovoltaicos disponibles actualmente


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Basta de paneles solares pesados, rígidos y gruesos: con células solares delgadas, incluso este problema podría evitarse pronto: se ha alcanzado el récord de eficiencia del 65 % en el laboratorio frente al 25 % actual. El estudio, dirigido por Amolf (Países Bajos), la Universidad de Surrey (Reino Unido) y el Imperial College (Reino Unido), podría ser realmente el primer paso hacia la revolución renovable.




Las células solares de silicio han demostrado ser las campeonas de la tecnología fotovoltaica, ya que utilizan materias primas abundantes en la Tierra, como el silicio, y ahora funcionan con una alta eficiencia. Sin embargo, se basan en obleas gruesas, rígidas y pesadas y, por lo tanto, solo se pueden instalar en un número limitado de lugares.

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Una de las formas de superar esta desventaja es utilizar en su lugar membranas delgadas, que primero reducen el consumo de silicio en más del 99% y que hacen que las celdas sean flexibles y livianas, por lo que se integran fácilmente en edificios, arquitectura urbana e incluso pequeños. artilugio.

Pero ahora estas delgadas membranas de Si no pueden absorber la luz tan eficientemente, alcanzando hasta ahora un porcentaje igual al 25% y por lo tanto una conversión aún menor, por lo que no son comparables con los paneles clásicos.

Pero todo está a punto de cambiar.

Usando una nueva arquitectura de nanoestructura, los investigadores encontraron una manera de hacer opacas las células fotovoltaicas delgadas, mejorando significativamente su eficiencia. En el laboratorio, midieron una Absorción de luz igual al 65% muy cerca del límite de absorción teórico final de alrededor del 70%. Es la primera vez en la historia, un verdadero récord que nos acerca a la revolución renovable.

La nanoestructura redirige la luz solar directa hacia un "laberinto" de esquinas, atrapándola así dentro de la membrana de silicio que, por lo tanto, tiene una probabilidad mucho mayor de absorberla a pesar de su espesor reducido.

Fotovoltaica, las células solares delgadas son el futuro: se ha logrado el récord de eficiencia en el laboratorio

@Amolf


Y hay más: los investigadores también han demostrado que no existe una solución única, sino un 'toda la familia de modelos que ofrecen una gran flexibilidad de diseño sin comprometer el rendimiento óptico. Y esto aumenta enormemente las posibilidades de que la tecnología pueda alcanzar la escalabilidad industrial.


Basándonos en el alto rendimiento de atrapamiento de luz de nuestros modelos - Esther Alarcon Llado, quien lideró el trabajo - estimamos que podrían lograrse eficiencias fotovoltaicas superiores al 20 % para una célula de c-Si de 1 μm de espesor, lo que representaría una avance absoluto hacia la flexibilidad y ligereza de las obleas

Con una ventaja adicional: los absorbedores de silicio más delgados son, de hecho, más tolerantes a los defectos electrónicos que sus contrapartes gruesas: esto significa que las células delgadas altamente eficientes también podrían fabricarse con silicio de menor calidad, reduciendo así el requisito de energía para la purificación del silicio en bruto.

La fotovoltaica delgada con patrones hiperuniformes es una tecnología muy prometedora -concluye el investigador-, aunque todavía queda mucho trabajo por hacer para que estas células delgadas de alta eficiencia sean una realidad operativa real. este trabajo nos hace muy optimistas de que esto sucederá pronto


El trabajo fue publicado en ACS Photonics.


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Fuentes: Amolf / ACS Photonics

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