Los científicos acaban de batir el récord de eficiencia de las células solares en tándem: 30%

La energía solar se está convirtiendo gradualmente en la opción de menor costo para la generación de electricidad a medida que el mundo busca eliminar gradualmente los combustibles fósiles contaminantes. Sin embargo, ampliar la infraestructura solar requiere mejorar significativamente la eficiencia de las células solares. En un esfuerzo conjunto, los científicos ahora han superado el hito del 30% en eficiencia para las células solares de perovskita de silicio en tándem.

Imagen cortesía de los investigadores.

Los científicos del Laboratorio de Electrónica de Película Delgada y Fotovoltaica de la EPFL se asociaron con el centro de innovación CSEM para explorar formas de mejorar la eficiencia de las células solares. Sus resultados fueron certificados por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) de Estados Unidos y podrían conducir a una generación de electricidad solar mucho más competitiva.

La eficiencia es el parámetro más utilizado para comparar el rendimiento de las células solares. Se define como la relación entre la producción de energía de la celda solar y la energía de entrada del sol. Depende de factores como el rendimiento de la celda solar, el espectro y la intensidad de la luz solar incidente y la temperatura de la celda solar.

“Hemos superado una barrera psicológica”, dijo en un comunicado de prensa Christophe Ballif, Director del Laboratorio Fotovoltaico de la EPFL y del Centro de Energía Sostenible del CSEM. “Nuestros resultados son los primeros en mostrar que la barrera del 30 % se puede superar utilizando materiales y procesos de bajo costo, lo que debería abrir nuevas perspectivas para el futuro”.

rompiendo una barrera

Ballif dijo que la marca de eficiencia del 30% ya se había logrado con otros tipos de materiales. Sin embargo, estos son demasiado caros para permitir una transición energética, argumentó. El silicio, el material utilizado para el estudio, es el material más utilizado para las células solares. Sin embargo, tiene sus inconvenientes ya que tiene un límite de eficiencia teórico de alrededor del 29%.

Las eficiencias actuales de esta tecnología se sitúan en torno al 27 %, lo que significa que hay un pequeño margen para avances de eficiencia adicionales. Para superar esta barrera, los científicos agregaron células solares adicionales al silicio, produciendo las llamadas células “tándem”. La celda superior absorbe la luz visible de mayor energía del sol y la celda tándem recibe la luz infrarroja de menor energía.

El equipo de EPFL y CSEM mejoró la eficiencia de las células solares de perovskita de silicio en tándem mediante el uso de dos diseños diferentes. El primero tiene capas de perovskita depositadas desde una solución líquida sobre una superficie plana de silicio, mientras que el segundo utiliza un enfoque híbrido de solución de vapor y líquido para depositar perovskita sobre una superficie de silicio texturizada.

“Se ha dicho que las tecnologías en tándem de perovskita sobre silicio tienen el potencial de superar el punto de referencia de eficiencia del 30%, pero esta es la primera vez que se demuestra este potencial pronosticado desde hace mucho tiempo, lo que debería allanar el camino para una electricidad sostenible aún más barata en el futuro”, dijo Christian Wolff de EPFL en un comunicado.

La generación solar es una fuente de energía renovable relativamente moderna, pero esta creciendo rapido. Se pronostica que sus adiciones de capacidad crecerán un 17% este año, estableciendo un nuevo récord anual. La energía solar fotovoltaica representa el 60% de todas las adiciones de capacidad renovable. En la mayoría de los países, la energía solar fotovoltaica a gran escala es la opción más barata para agregar nueva capacidad eléctrica, especialmente en medio del aumento de los precios de los combustibles fósiles.