Desarrollan una célula solar con una eficiencia récord de casi el 50%

El laboratorio NREL logra el nuevo récord mundial en fotovoltaica multiunión, tanto con luz concentrada como bajo «iluminación natural».

La nueva célula solar de «seis uniones» del NREL consiste en 140 capas de materiales, pero es más delgada que un cabello.

Nuevo récord mundial en fotovoltaica multiunión.

Un grupo de investigadores del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL), del Departamento de Energía de los Estados Unidos, ha desarrollado una célula solar de seis conexiones con una eficiencia de conversión sin precedentes. Es capaz de transformar el 47,1 % de la luz incidente en electricidad bajo concentración óptica. Un valor único que, aunque más contenido, sigue siendo un récord incluso con una simple iluminación.

Parte del extraordinario resultado está relacionado con el enfoque tecnológico. Las células de unión múltiple se crean con el objetivo preciso de superar los límites de eficiencia de la fotovoltaica estándar. Son unidades con interfaces p-n hechas con diferentes semiconductores. La unión p-n de cada material produce una corriente eléctrica en respuesta a las diferentes longitudes de onda de la luz. Por lo tanto, cuanto más capas fotoactivas se utilicen en su realización, más – en teoría – es posible aumentar el rango de longitudes de onda a absorber, mejorando la producción.

Para construir su celda solar de seis uniones, el equipo del NREL se basó en los materiales III-V, llamados así por su posición en la tabla periódica. Cada una de las seis interfaces está especialmente diseñada para capturar la luz de una porción específica del espectro solar. El dispositivo contiene aproximadamente 140 capas totales de diversos materiales III-V para apoyar el rendimiento de estas uniones, y sin embargo es tres veces más delgado que un cabello humano.

Este dispositivo demuestra verdaderamente el extraordinario potencial de las células solares multiunión.

John Geisz, científico del Grupo NREL y autor principal de la investigación.

Debido a los altos costes de PV III-V, esta tecnología se usa principalmente para alimentar satélites y vehículos espaciales. Pero esto no significa que no pueda tener aplicaciones en tierra.

«Una forma de reducir los costes es reducir el área requerida«, explica Geisz, «y puedes hacerlo usando un espejo para capturar la luz y enfocarla en un punto. Así que puedes salirte con la tuya con un centavo o incluso una milésima parte del material, comparado con una célula de silicio tradicional. Usas mucho menos material semiconductor concentrando la luz. Una ventaja añadida es que la eficiencia aumenta a medida que se concentra la luz.«

Las primeras pruebas de laboratorio han demostrado que la nueva célula de seis uniones alcanza una eficiencia del 47,1 % con una concentración de sólo 143 %. El valor se reduce al 39,2% con la iluminación natural.

Es muy difícil aumentar la eficiencia de esta arquitectura debido a las barreras de resistencia internas. Por esta razón, el equipo se centra ahora en el aspecto económico. ¿El próximo objetivo? Para reducir los costes de producción.

Más información: www.nrel.gov – www.nature.com