Un nuevo tipo de célula solar fabricada con selenio y silicio podría ofrecer una ventaja de costes y al mismo tiempo ofrecer eficiencia en la conversión de energía.
La investigación reciente en el campo de la energía solar ha producido un avance significativo hacia el desarrollo de dispositivos solares de próxima generación. Al combinar el material fotovoltaico más antiguo, el selenio, con el más utilizado en la actualidad, el silicio, investigadores de la Universidad Técnica de Dinamarca, liderados por Rasmus Nielsen, han demostrado un notable aumento en la eficiencia de las células solares. Este nuevo dispositivo selenio/silicio promete no solo mejorar la eficiencia en la conversión de luz solar en electricidad sino también reducir los costos de producción, abriendo el camino hacia una era más verde y sostenible.
Durante 50 años, los dispositivos basados en silicio han dominado el mercado comercial de paneles solares gracias a su fiabilidad y costo. Sin embargo, la eficiencia de conversión de luz solar a electricidad de estos dispositivos está alcanzando sus límites teóricos. Una forma prometedora de superar estos límites es mediante el uso de células solares compuestas por múltiples materiales con distintas propiedades de absorción de fotones. Este enfoque permite una mayor absorción de luz solar, potencialmente aumentando la eficiencia general de los paneles solares.
Desarrollo
En un reciente estudio, Nielsen y su equipo han demostrado la viabilidad de un dispositivo compuesto por selenio y silicio. El selenio, descubierto como el primer material fotovoltaico, había sido el líder en eficiencia fotovoltaica hasta que fue superado por los dispositivos de silicio en 2017. No obstante, el selenio ha captado de nuevo la atención debido a su bajo punto de fusión y a su capacidad para absorber fotones de un rango más amplio de energías, características deseables para las células solares de próxima generación.
Para crear sus dispositivos selenio/silicio, el equipo cristalizó películas delgadas de selenio sobre células solares de silicio, las cuales habían sido previamente recubiertas con diversas capas de óxidos conductivos. Los experimentos demostraron que estas células generan un voltaje máximo de 1.68 V y tienen eficiencias de conversión de potencia del 2.7%. Aunque aún distan de la eficiencia máxima del silicio, que es del 26.8%, los investigadores sugieren que la eficiencia de estos dispositivos podría mejorar diez veces mediante la reducción de las pérdidas de voltaje por resistencia eléctrica y el aumento del transporte de electrones, lo cual se lograría modificando los materiales conductivos que conectan el silicio con el selenio.
Este innovador enfoque de «sándwich solar» no solo propone una vía para superar los límites actuales de eficiencia de las células solares sino que también ofrece un método potencialmente más económico y sostenible para la producción de energía solar. La combinación de selenio y silicio, aprovechando las fortalezas de ambos materiales, abre nuevas posibilidades para el futuro de la energía solar, prometiendo dispositivos más eficientes y accesibles para una amplia adopción.
Referencias
Rasmus Nielsen et al., Technical University of Denmark. «Combining Selenium and Silicon for Next-Generation Solar Devices«.
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