Hoy en día no hay forma más barata de generar electricidad que con el sol. Actualmente se están construyendo centrales solares que suministrarán electricidad solar por menos de 2 céntimos por kilovatio hora. Las células solares disponibles en el mercado a base de silicio cristalino lo hacen posible con eficiencias de hasta el 23%. Estas células tienen una cuota de mercado mundial de alrededor del 95%. Con eficiencias aún mayores, de más del 26%, los costes podrían bajar aún más.
Un grupo de trabajo internacional dirigido por investigadores del Forschungszentrum Jülich estudia ahora alcanzar este objetivo con un material transparente nanoestructurado para la parte frontal de las células solares y un nuevo diseño. Los científicos informan sobre su éxito de muchos años de investigación en la renombrada revista científica Nature Energy.
Las células solares de silicio no han dejado de mejorar en las últimas décadas y ya han alcanzado un nivel de desarrollo muy elevado.
Sin embargo, tras la absorción de la luz solar y la generación fotovoltaica de portadores de carga eléctrica sigue produciéndose el efecto de la recombinación. En este proceso, los portadores de carga negativos y positivos que ya se han generado se combinan y se anulan entre sí antes de que puedan usarse para la generación de electricidad solar. Este efecto puede contrarrestarse con materiales con propiedades especiales: la pasivación.
Nuestras capas nanoestructuradas ofrecen precisamente esta pasivación deseada. Además, las capas ultrafinas son transparentes -por lo que la incidencia de la luz apenas se reduce- y presentan una elevada conductividad eléctrica.
Malte Köhler, Instituto de Investigación Energética y Climática de Jülich (IEK-5).
Ningún otro enfoque hasta ahora combina estas tres propiedades -pasivación, transparencia y conductividad- tan bien como nuestro nuevo diseño
Dr. Kaining Ding, jefe del grupo de trabajo.
Un primer prototipo de la célula solar TPC de Jülich alcanzó una alta eficiencia del 23,99% (+- 0,29%) en el laboratorio. Este valor también fue confirmado por el laboratorio independiente CalTeC del Instituto de Investigación de Energía Solar de Hamelín (ISFH).
Esto significa que la célula solar TPC de Jülich sigue estando ligeramente por debajo de las mejores células de silicio cristalino fabricadas en laboratorio hasta la fecha. Sin embargo, las simulaciones realizadas en paralelo han demostrado que es posible alcanzar eficiencias superiores al 26% con la tecnología TPC.
Además, sólo hemos usado procesos de fabricación que pueden integrarse con relativa rapidez en la producción en serie.
Dr. Kaining Ding
Con esta estrategia, los científicos de Jülich allanan el camino para su desarrollo desde el laboratorio a gran escala en la producción industrial de células solares sin demasiado esfuerzo.
Para producir las capas de la célula solar TPC fueron necesarios varios pasos del proceso. Sobre una fina capa de dióxido de silicio, los investigadores depositaron una doble capa de diminutos nanocristales piramidales de carburo de silicio, aplicada a dos temperaturas diferentes. Por último, una capa transparente de óxido de indio y estaño. Ding y sus colegas usaron deposición de vapor químico (CVD) y un proceso de sputtering.
Los investigadores de Jülich del IEK 5 y del Centro Ernst Ruska de Jülich para Microscopía Electrónica trabajaron en estrecha colaboración con varios institutos de los Países Bajos, China, Rusia y Ecuador.
Más información: www.nature.com
Vía www.fz-juelich.de
Deja una respuesta