El Centro de Investigación de Energía Solar e Hidrógeno de Baden-Württemberg ha logrado una eficiencia del 21,1% con la tecnología en tándem. Estos módulos basados en películas finas no sólo son muy eficientes, sino que también pueden ser ligeros y flexibles.
Tras décadas de investigación, la eficiencia de las células de silicio se acerca rápidamente al límite práctico de alrededor del 27%.
En la actualidad, sólo hay una tecnología que promete seguir aumentando hasta superar el 30%: el módulo solar en tándem.
Se trata de un módulo solar en tándem, compuesto por células solares de diferentes materiales superpuestas. Las diferentes capas activas trabajan juntas para aumentar la eficiencia, aprovechando conjuntamente un espectro solar más amplio que el de cada célula solar por separado.
Un grupo de materiales, las perovskitas metal-orgánicas, es muy prometedor para los módulos solares en tándem.
Algunos compuestos de esta clase de materiales presentan excelentes propiedades ópticas y electrónicas y están disponibles en la Tierra de forma abundante y barata.
Jan-Philipp Becker, director del departamento de Investigación de Materiales Fotovoltaicos del ZSW.
Excelente adaptación al espectro solar.
Las células fotovoltaicas de silicio convencionales parecen ser la opción obvia para el módulo solar inferior.
Sin embargo, una propuesta aún más interesante es utilizar exclusivamente tecnologías de capa fina.
El módulo inferior también puede ser de perovskita o de CIGS, como es el caso del módulo de ZSW. El CIGS es una mezcla de materiales: cobre, indio y galio depositados al vapor sobre un sustrato rígido o flexible en una atmósfera de selenio.
Los expertos del instituto y los socios de la industria habían desarrollado esta tecnología y la habían puesto a punto para su producción en serie en proyectos anteriores. La absorción espectral del CIGS puede adaptarse perfectamente al compuesto tándem.
El módulo solar en tándem de ZSW tiene una superficie de 9 cm2 y alcanza una eficiencia del 21,1%.
Este prototipo también cuenta con una arquitectura de componentes escalable y apta para la fabricación industrial. El mejor rendimiento alcanzado hasta la fecha con módulos solares en tándem de perovskita y CIGS es ligeramente superior, con un 22%. ZSW ya ha logrado un nivel de eficiencia del 26,6% con esta combinación de materiales en células de laboratorio más pequeñas.
Varios pasos hacia el éxito.
Para alcanzar estos valores se han necesitado varias etapas de desarrollo técnico. En primer lugar, los investigadores optimizaron los submódulos.
El semimódulo superior de perovskita no sólo tiene que ser muy eficiente, sino que también debe ser semitransparente para permitir que pase suficiente luz al módulo inferior. Para ello introdujeron varias mejoras, como el desarrollo de electrodos más transparentes y la mejora de la pasivación de las capas límite.
La estructura en tándem de todas las células y módulos preparados superó a las células o módulos individuales en términos de eficiencia. Esto demuestra claramente la superioridad de los módulos solares en tándem. ZSW pretende ahora seguir ampliando y desarrollando la tecnología de capa fina en tándem en un esfuerzo conjunto con los clientes industriales interesados.
Módulos solares en tándem: eficientes, ligeros y flexibles.
Las células solares en tándem que combinan la perovskita con el CIGS ofrecen ventajas que van más allá de la alta eficiencia.
Esta tecnología de capa fina también puede depositarse en láminas de plástico o acero para fabricar módulos ligeros y flexibles que se prestan a muchos más casos de uso. Pueden instalarse de forma convencional en parques solares e integrarse sin problemas en vehículos y tejados de fábricas que no soportan cargas pesadas.
Estudios recientes señalan aún más ventajas: Por un lado, cuesta menos generar energía con paneles fotovoltaicos de capa fina. Además, la producción fotovoltaica consume menos material y energía para dejar una mejor huella medioambiental.
Deja una respuesta