Desarrollan una celda fotovoltaica en tándem de perovskita-silicio con una eficiencia del 30%

En la actualidad, las celdas solares de silicio son las más populares por su relación eficiencia y precio. Pero la tecnología tiene unos límites de eficiencia. Un reto donde los investigadores trabajan para lograr pasar al siguiente nivel de la mano de las placas en tándem. Ahora un grupo de investigadores ha logrado un diseño capaz de alcanzar una tasa de eficiencia del 30%.

El consorcio Solliance, participado por el Instituto para la Investigación Científica Aplicada de Holanda (TNO), la Universidad Tecnológica de Delft, la Universidad Tecnológica de Eindhoven y el instituto de investigación belga Imec, han presentado el resultado de sus trabajos con las celdas en tandem con las que han logrado una tasa de eficiencia del 30.1%.

En este caso, el equipo ha usado una celda fotovoltaica de perovskita semitransparente, combinada con silicio cristalino en una configuración en tándem de cuatro terminales. La celda utiliza contactos transparentes y ha sido certificada de forma independiente.

Esta elevada densidad de potencia según el equipo, facilitar su instalación en las viviendas y edificios para de esa forma poder cubrir una mayor superficie existente con módulos fotovoltaicos y lograr mayor potencia en menor espacio.

Según sus diseñadores, romper la barrera del 30% es un gran paso para acelerar la transición energética y mejorar la seguridad energética al reducir la dependencia de los combustibles fósiles.

Celdas fotovoltaicas en tandem: lo mejor de dos mundos

Los dispositivos en tándem pueden alcanzar eficiencias más altas que las células solares de unión única debido a una mejor utilización del espectro solar. Los tándems actuales combinan tecnología de silicio comercial para el dispositivo inferior con tecnología de perovskita: esta última presenta una conversión altamente eficiente de luz ultravioleta y visible y una excelente transparencia a la luz infrarroja cercana.

En los dispositivos tándem de cuatro terminales, las celdas superior e inferior funcionan de forma independiente, lo que permite aplicar diferentes celdas inferiores en este tipo de dispositivos. La tecnología PERC comercial, así como tecnologías premium como la heterounión o TOPCon o la tecnología de película delgada como CIGS se pueden implementar en un dispositivo tándem de 4T sin apenas modificaciones en las células solares. Además, la arquitectura de cuatro terminales facilita la implementación de tándems bifaciales para aumentar aún más el rendimiento energético.

Según Dr. Mehrdad Najafi de TNO: “Este tipo de celda solar presenta un contacto posterior altamente transparente que permite que más del 93 % de la luz infrarroja cercana llegue al dispositivo inferior. Este rendimiento se logró mediante la optimización de todas las capas de las células solares de perovskita semitransparentes utilizando simulaciones ópticas y eléctricas avanzadas como guía para el trabajo experimental en el laboratorio. El dispositivo de silicio es una celda solar de heterounión de 20×20 mm 2 de ancho que presenta una pasivación superficial optimizada, óxidos conductores transparentes y contactos frontales chapados en cobre para la extracción de portadores de última generación«.

Unos resultados recientemente revisados ​​por pares que según el equipo de desarrollo permitirá conocer las capas que se necesitan para alcanzar una eficiencia superior al 30%. Una vez combinados con la experiencia y el conocimiento de escalabilidad acumulados en los últimos años para llevar materiales y procesos a un área grande, se podrá enfocar el trabajo en lograr diseños con tasas de eficiencia superiores al 30% y además en un producto comercial con producción masiva.

Fuente | TNO