Desarrollan células solares más finas y flexibles

Desarrollan células solares más finas y flexibles

Investigadores están trabajando en el desarrollo de células solares más finas y flexibles, así como con una mejor eficiencia. Éstas podrían rodear las esquinas y utilizar menos silicio sin sacrificar la eficiencia y pueden reducir los costes solares.

29 de febrero de 2024

Las células fotovoltaicas (PV) de silicio convencionales, que suministran más del 95% de la electricidad solar del mundo, contienen obleas de silicio cristalino quebradizas que suelen tener entre 150 y 200 μm de espesor. Las mejores células de silicio pueden convertir la luz en electricidad con una eficiencia energética de poco más del 27%. Aunque se pueden fabricar células flexibles a partir de obleas de silicio más finas, tienen menor eficiencia.

Células solares finas y flexibles

Las células solares de silicio altamente eficientes que son tan flexibles como una hoja de papel podrían ofrecer una fuente de energía liviana para aplicaciones como vehículos aéreos no tripulados y al mismo tiempo reducir el coste de los paneles solares en tierra.

Las células solares finas podrían rodear las esquinas y utilizar menos silicio sin sacrificar la eficiencia y pueden reducir los costos solares.

Algunas células solares de película fina, basadas en materiales como el seleniuro de cobre, indio y galio, son mucho más flexibles porque contienen capas absorbentes de luz de sólo 1 μm de espesor. Eso significa que pueden rodear las curvas de los vehículos o encajar en partes de edificios que están fuera del alcance de los paneles rígidos. Esta flexibilidad ayudaría a extraer más energía solar de cada superficie disponible.

Sin embargo, estas células solares de película fina son menos eficientes, menos duraderas o mucho más caras que sus contrapartes rígidas de silicio. En consecuencia, «ahora se están realizando importantes esfuerzos para desarrollar células solares de silicio flexibles y de alta eficiencia que aprovechen la estabilidad física y química del silicio cristalino«, afirma Han-Don Um, investigador fotovoltaico de la Universidad Nacional de Kangwon.

El consorcio detrás de las nuevas células incluye investigadores de la empresa china LONGi, uno de los principales fabricantes de energía solar del mundo, y universidades de China y Australia. El equipo fabricó una serie de células de 274,4 cm2 (un tamaño comercial estándar) con espesores de oblea de silicio que oscilaban entre 57 y 125 μm.

Cada celda estableció un nuevo récord de eficiencia para una oblea de su particular espesor: incluso la celda de 57 μm logró convertir el 26,06% de la energía luminosa en electricidad, un resultado descrito como «muy impresionante» por el investigador fotovoltaico Wenzhu Liu del Instituto de Microsistemas de Shanghai.

Buscan conseguir las células solares más potentes, fines y flexibles dle mundo

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Eficiencia y menor coste

Los investigadores afirman que su celda de 57 μm también ofrece la relación potencia-peso más alta de cualquier celda de silicio, una consideración clave para aplicaciones en las que se debe minimizar la masa. Las celdas obtuvieron buenos resultados en las pruebas de estabilidad estándar y el equipo estima que tendrían una vida operativa de 20 años. «El logro del equipo de LONGi demuestra que es posible mantener una alta eficiencia en formatos de células solares flexibles, un paso adelante crucial para la industria», afirma Um.

Estas altas eficiencias se lograron en gran medida mejorando el flujo de carga a través de otras capas clave dentro de la celda. «Lo más importante es separar los portadores de carga de manera efectiva», dice el miembro del equipo Yang Li de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Jiangsu y el Instituto Central de Investigación y Desarrollo LONGi.

Las células solares más finas también podrían ser más baratas que las células convencionales. El equipo de Li señala que cada 10 μm de adelgazamiento podría ahorrar suficiente silicio para reducir los costes de fabricación en un 3%. En última instancia, eso significa energía más barata, y Li sugiere que el uso de las células más delgadas de los investigadores podría reducir en un 20% el coste de la electricidad solar.

 

Fuente | Nature

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