Presentan una celda fotovoltaica multiunión con una eficiencia récord del 39.5%

Una celda fotovoltaica multiunión es una celda solar con múltiples uniones de diferentes materiales semiconductores que produce una corriente eléctrica en múltiples longitudes de onda de la luz, lo que aumenta la eficiencia de conversión de la energía de la luz solar a energía eléctrica utilizable. Ahora un grupo de investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) dependiente del Departamento de Energía de Estados Unidos, han presentado un prototipo que logra una eficiencia récord del 39,5%.

Las células tradicionales de unión única tienen una eficacia teórica máxima del 33.16%.2​ Teóricamente, un número infinito de uniones en una celda fotovoltaica multiunión tendría una eficacia límite del 86.8% bajo luz solar altamente concentrada.

Para ponernos en contexto de las cifras que maneja esta tecnología, podemos ver que en la actualidad las mejores placas solares de silicio cristalino tradicionales tienen eficiencias entre 20% y 25%, mientras que los ejemplos de laboratorio de células de múltiples uniones han demostrado un rendimiento superior al 46% bajo luz solar concentrada.

Según publica la revista Joule: «Estas celdas solares de triple unión logran alcanzar una eficiencia del 39,5 %, y un 34,2 % de eficiencia espacial habilitadas por gruesas superredes de pozos cuánticos«.

Para lograrlo, el equipo de investigación combinó capas de arseniuro de galio-indio (GaInAs), arseniuro de galio (GaAs) y fosfuro de galio-indio (GaInP) para crear un dispositivo que podría absorber un amplio segmento del espectro solar.

La clave de este enfoque fue el último trabajo de NREL sobre «pozos cuánticos», que le permitió ajustar mejor cada capa para absorber una parte diferente del espectro solar. Según Ryan France, diseñador de celdas solares en el NREL. “Si bien el GaAs es un material excelente y generalmente se usa en celdas de unión múltiple III-V, no tiene la banda prohibida correcta para una celda de tres uniones, lo que significa que el equilibrio de las fotocorrientes entre las tres celdas no es óptimo. Aquí, hemos modificado la banda prohibida mientras mantenemos una excelente calidad del material mediante el uso de pozos cuánticos, lo que permite este dispositivo y potencialmente otras aplicaciones”.

El principal problema de esta tecnología hasta ahora había sido su elevado precio que limitan su uso a aplicaciones como el sector espacial. Pero desde el NREL se ha confirmado que están trabajando en algunos métodos alternativos que podrían reducir drásticamente estos costes y permitir con ello revolucionar el sector de la energía.

NREL también midió sus celdas de pozo cuántico de triple unión bajo el espectro de luz con el que tendrían que trabajar fuera de la atmósfera de la Tierra, y alcanzó una medición de inicio de vida del 34,2%, lo que señala que también es un récord mundial para una celda de tres uniones bajo este espectro.

Fuente | NREL