La energía solar pronto podría recibir un impulso 2 por 1 con células en tándem

Celda en tándem

Si bien Europa ha adoptado la tecnología de energía solar hasta el punto que un eclipse puede causar un pánico leve , la eficiencia de las mejores células solares aún ronda el 25%. Esa es una gran cantidad de energía gratuita que no se aprovecha. Investigaciones anteriores han apuntado a un abundante mineral conocido como perovskita como una posible solución al bajo rendimiento de las células solares, y ahora un equipo de científicos del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y la Universidad de Stanford han puesto en práctica la teoría mediante la construcción de silicio en tándem. -células solares de perovskita.

Las células solares en tándem (a veces conocidas como células de múltiples funciones) están compuestas por más de un material semiconductor. Tienen el potencial de aumentar considerablemente la eficiencia, pero su uso ha sido muy limitado gracias a las complicaciones de fabricación y al elevado coste. El equipo de Stanford / MIT se centró en estos diseños porque consideró que hay mucho margen de mejora.



La perovskita es un mineral organometálico cristalino que se puede producir a bajo costo en el laboratorio y también existe en depósitos geológicos en todo el mundo. Los científicos han sabido que la perovskita tiene propiedades semiconductoras y absorbentes de luz durante décadas, pero solo en 2009 se utilizó por primera vez en células solares. La principal ventaja de usar perovskita en una celda solar es que se puede integrar en capas tan delgadas como un micrómetro.



Las células en tándem creadas en este experimento también incorporaron avances en la tecnología de fabricación para mejorar la conexión entre las capas de silicio y perovskita. Esta capa de conexión, o 'unión de túnel', está compuesta de silicio de tipo p y tipo n muy dopado que hace que la barrera de energía entre las dos capas sea casi nula. Una capa adicional de dióxido de titanio permite que los electrones de la célula solar de perovskita fluyan libremente hacia la unión del túnel de silicio, donde se recombinan con los electrones del panel de silicio.

Perovskita



Entonces, ¿por qué molestarse en combinar dos tecnologías de células solares diferentes en primer lugar? Una célula solar en tándem basada en silicio y perovskita puede absorber un segmento más grande de energía solar. Los paneles solares en tándem como estos minimizan un fenómeno conocido como termalización. Eso es lo que sucede en una célula solar cuando la energía de los fotones se libera en forma de calor hasta que alcanza la banda prohibida del material absorbente. El silicio es excelente para absorber fotones hacia la parte superior del espectro de energía solar (banda prohibida alta), mientras que la perovskita es experta en capturar fotones del segmento infrarrojo inferior (banda prohibida inferior). Estas capas absorbentes especializadas pueden convertir la luz del sol en electricidad de manera más eficiente que un solo absorbente.

En cuanto a la eficiencia observada, las células de este experimento se realizaron en la parte superior del rango previsto. Los diseños individuales de silicio y perovskita utilizados no fueron los más avanzados, pero el aumento de la eficiencia parece prometedor. Una celda solar de perovskita con una eficiencia del 12,7 por ciento se apiló sobre una celda de silicio de rango medio con una eficiencia de solo el 11,4 por ciento. La celda en tándem pudo alcanzar el 17 por ciento, un aumento del 50%. Los investigadores creen que refinar la capa de perovskita y utilizar células solares de silicio más avanzadas podría resultar en ganancias aún mejores por el camino.

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