Células solares multiunión: lo que tienes que saber

Actualizado: 05/07/2024

La eficiencia de los paneles solares mejora constantemente, y las innovaciones en la fabricación, los materiales y el diseño de las células solares están a la vanguardia de estas mejoras. Las células solares multiunión son una tecnología apasionante que puede proporcionar una mayor eficiencia en los paneles solares del futuro.

¿Qué son las células solares multiunión?

Las células solares multiunión son capaces de absorber diferentes longitudes de onda de la luz solar entrante mediante el uso de diferentes capas, lo que las hace más eficientes a la hora de convertir la luz solar en electricidad que las células de una sola unión.

Aunque tienen el potencial de ser mucho más eficientes que las células solares tradicionales, los elevados costes de producción y la continua investigación y desarrollo hacen que las células multiunión no estén actualmente disponibles comercialmente ni sean viables.

Las células solares multiunión son un tipo de célula solar en tándem, lo que significa que están hechas de materiales apilados que están optimizados para absorber diferentes frecuencias de luz solar.

¿Cómo funcionan las células solares multiunión?

Las células solares están hechas de un material semiconductor, normalmente silicio en las células solares cristalinas.

Tradicionalmente, una célula solar tiene dos capas: una de tipo n con una alta concentración de electrones y otra de tipo p con una concentración relativamente baja de electrones. Cuando la luz solar incide en la capa de tipo n, los electrones fluyen desde esa sección a la segunda y crean una corriente eléctrica que puede ser captada y utilizada para obtener energía. Este tipo de célula solar se conoce como célula solar de unión simple, ya que tiene un único límite/unión entre las capas de tipo n y de tipo p, conocido como unión p-n. En estas uniones p-n es donde fluye la corriente eléctrica en las células solares.

Una célula solar multiunión es una célula solar en tándem con más de una unión p-n. En la práctica, esto significa que hay varias capas de diferentes materiales semiconductores, cada una de las cuales produce corrientes eléctricas en respuesta a diferentes longitudes de onda de la luz. Esto significa que, en teoría, las células solares de múltiples uniones son capaces de convertir en electricidad una mayor cantidad de luz solar que incide sobre ellas en comparación con las células de una sola unión.

Al igual que las células solares de silicio normales, las células solares multiunión producen electricidad mediante el efecto fotovoltaico. El efecto fotovoltaico es un proceso químico y mecánico complicado, pero puede resumirse en tres pasos principales:

• La luz es absorbida por las células solares y los electrones del material semiconductor se desprenden.
• Los electrones sueltos fluyen a través de la unión p-n entre las capas semiconductoras, creando una corriente eléctrica
• La corriente se capta y se transfiere a los cables.

Las células solares de una sola unión tienen una unión p-n para dirigir el flujo de electricidad que se crea cuando la luz solar incide en un material semiconductor. En una célula solar de unión múltiple, hay varias uniones p-n que pueden inducir un flujo de electricidad.

Estructura de una célula solar multiunión.

Las células solares multiunión no se fabrican con silicio como semiconductor. En su lugar, se usan materiales como el fosfuro de galio e indio (GaInP), el arseniuro de indio y galio (InGaAs) y el germanio (Ge) para crear capas separadas de semiconductores que responden a diferentes longitudes de onda de la luz solar entrante.

Células solares de unión múltiple vs de unión simple.

¿Cómo se comparan las células de unión múltiple y las de unión simple? Vamos a analizar tres factores principales: la eficiencia, los materiales y el precio.

• Eficiencia. La eficiencia de una célula solar es una medida del porcentaje de luz entrante que llega a la célula y que puede convertirse en electricidad. En términos de eficiencia teórica, las células solares de múltiples uniones tienen el potencial de superar significativamente las células solares tradicionales de una sola unión. Según el Departamento de Energía, las células solares multiunión con tres uniones tienen una eficiencia teórica superior al 45%, mientras que las células de una sola unión alcanzan un máximo del 33,5%. Si se añaden más uniones (potencialmente hasta 5 ó 6 uniones), la eficiencia podría superar el 70%. A modo de referencia, los paneles solares más eficientes de la actualidad tienen una eficiencia de alrededor del 22%.
• Materiales. Las células solares de una sola unión se fabrican normalmente con silicio como semiconductor, mientras que las células solares de varias uniones suelen usar tres semiconductores distintos: fosfuro de galio e indio (GaInP), arseniuro de indio y galio (InGaAs) y germanio (Ge).
• Precios. Todavía no hay células solares multiunión disponibles en el mercado, lo que significa que el precio es más bien una especulación. Una cosa es segura: la producción de células solares multiunión es un proceso más complicado y difícil que usa materiales más caros, por lo que costarán más que las células de una sola unión cuando lleguen al mercado. Sin embargo, el coste de los paneles solares no ha dejado de bajar en los últimos años y, a medida que se perfeccionen los procesos de fabricación, es probable que el coste de los paneles solares fabricados con células solares en tándem siga el mismo patrón con el tiempo.

¿Se pueden instalar paneles solares con células multiunión?

Las células solares multiunión son una tecnología interesante y prometedora que puede ayudar a aumentar la eficiencia de los paneles solares. Por ahora, todavía se están probando e investigando, y por lo tanto no están disponibles para su compra para la instalación de paneles solares.