Récord
Renovables: logran fabricar una célula solar con casi la máxima eficiencia posible, un 30,9%
La capacidad actual no suele superar el 24% en los paneles fotovoltaicos convencionales
Inventan una célula solar con casi la máxima eficiencia posible / Agencias
La eficiencia de las células solares que componen los paneles fotovoltaicos va superándose cada vez más. Ahora, investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, ha logrado un nuevo y muy significativo avance en este campo. En concreto, han desarrollado una célula fotovoltaica de doble capa con un rendimiento de conversión del 30.9%, casi el máximo posible. Esto permitiría una mejora muy importante en el aprovechamiento de la energía procedente del Sol.
Hay que tener en cuenta que los paneles fotovoltaicos convierten en electricidad solo una parte de la energía luminosa que captan del Sol. La eficiencia teórica máxima de estos paneles es del 31%, aunque los más eficientes entre los que se comercializan habitualmente, los monocristalinos, tienen una eficiencia que no suele superar el 24%.
La industria fotovoltaica está llamada a mejorar su rendimiento / Agencias
¿A qué se debe este máximo? Esta limitación es consecuencia de la incapacidad de los paneles para convertir los fotones de alta energía, lo que restringe su eficacia.
La novedad: las células ‘tandem’
Con el objetivo de superar esta limitación, los científicos de EPFL han desarrollado células fotovoltaicas «tándem». Estas células están compuestas por dos capas distintas que mejoran significativamente el rendimiento de conversión de energía.
La capa superior está hecha de perovskita, un material que permite absorber eficientemente los fotones de alta energía del espectro luminoso. La capa inferior está hecha de silicio y se encarga de convertir la luz roja e infrarroja.
La perovskita de la capa superior se trata con ácido 2,3,4,5,6-pentafluorobenzilfosfónico (pFBPA), que mejora la eficiencia de las células y resuelve problemas relacionados con el plomo. Este tratamiento, combinado con un substrato recubierto de nanopartículas de SiO2, reduce la formación de agujeros de alfiler y la resistencia en derivación, optimizando así la capacidad de conversión de la célula.
Esquema de la nueva célula solar / EPFL
Además, la capa superior incluye un substrato compuesto por óxido de indio y estaño, nanopartículas de dióxido de silicio, perovskita, buckminsterfullereno, ácido fosfónico, plata y óxido de zinc e indio. Estos materiales fueron seleccionados y combinados para maximizar la eficiencia de absorción y conversión de energía.
Los resultados alcanzados
Durante las pruebas realizadas por los investigadores bajo condiciones normales de iluminación, la célula fotovoltaica tándem alcanzó un rendimiento de conversión del 30.9%. Estos resultados han sido certificados por una entidad competente en la materia, cuyo nombre no ha sido desvelado, lo que aseguraría la validez de los datos obtenidos. El uso de pFBPA, en particular, ha sido fundamental para esta optimización.
Uno de los desafíos principales en el diseño de la célula tandem fue la optimización de la capa de perovskita para que fuera lo suficientemente permeable a la luz, permitiendo así la conversión eficiente tanto de fotones de alta energía como de luz roja e infrarroja. Los investigadores lograron esto reemplazando el recubrimiento de oro tradicional en los electrodos por materiales basados en óxidos metálicos, que son conductores y permiten el paso de aproximadamente el 80% de la energía luminosa.
Paneles solares / Pixabay
Además, se ajustó la banda prohibida de la capa inferior para mejorar su capacidad de conversión de energía luminosa en electricidad, alineando así el diseño de la célula con los procesos industriales existentes para mantener bajos los costos de producción.
Revolución en la energía solar
El avance de los científicos de EPFL en el desarrollo de células fotovoltaicas tandem representa un paso significativo hacia la mejora de la eficiencia de los paneles solares. Con un rendimiento de conversión del 30.9%, estas células podrían transformar el campo de la energía solar, haciendo que la energía renovable sea más eficiente y accesible.
La integración de estos avances en la producción industrial existente también promete una reducción en los costes, fomentando así una adopción más amplia y sostenible de la energía solar.
Este desarrollo no solo acerca a la tecnología solar a su límite teórico de eficiencia, sino que también marca un hito importante en nuestro camino hacia un futuro más verde y sostenible.
Estudio de referencia: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435124001995
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