Esta célula solar de silicio negro para días nublados puede alcanzar una eficiencia récord del 22,1%

Cuando la mayoría de la gente piensa en la energía solar, suele pensar en climas más cálidos con mucho sol. A pesar de todos los enormes avances que la energía solar ha logrado en los últimos años, el hecho es que las células funcionan mejor cuando hay mucha luz solar. Puede que eso ya no sea necesario. Investigadores de la Universidad Aalto de Finlandia han logrado una eficiencia récord del 22,1% para una célula solar de silicio nanoestructurado o negra. Lo lograron superponiendo un delgado, pasivante película sobre las nanoestructuras mediante un proceso conocido como deposición de capa atómica, e integrando todos los contactos metálicos en la parte posterior de la celda.

Quizás la mejor parte: las células solares negras funcionan muy bien en días nublados. 'Esta es una ventaja particularmente en el norte, donde el sol brilla desde un ángulo bajo durante gran parte del año', dijo la profesora Hele Savin de la Universidad Aalto, quien coordinó el estudio, en un comunicado. 'Hemos demostrado que en el invierno de Helsinki, las celdas negras generan considerablemente más electricidad que las celdas tradicionales, aunque ambas celdas tienen valores de eficiencia idénticos'.



Estructura de celda solar negra



Utilizando el proceso antes mencionado, el equipo logró batir su récord anterior en casi un 4%, lo que es un logro impresionante. Las nuevas células tienen una eficiencia cuántica externa certificada del 96% a longitudes de onda de 300 nm, lo que, según el equipo, muestra que la recombinación de la superficie del portador cargada ya no es un problema y que, por primera vez, el silicio negro no limita la eficiencia de conversión de energía. Y gracias a las propiedades inherentes de las células solares negras, pueden capturar la radiación solar en ángulos bajos, generando más electricidad durante todo el día en comparación con las células tradicionales.

“Nuestras celdas de registro se fabricaron con silicio de tipo p, que se sabe que sufre degradación relacionada con las impurezas. No hay ninguna razón por la que no se puedan alcanzar eficiencias incluso más altas utilizando silicio de tipo n o estructuras celulares más avanzadas ”, dijo Savin. A continuación, el equipo tomará el mismo proceso y lo aplicará a otros tipos de estructuras celulares, como células delgadas y multicristalinas. También quieren intentar fabricar células con silicio de tipo n en lugar de silicio de tipo p. Las 'mejores' celdas utilizadas en este ejemplo tenían un tamaño de 3 × 3 centímetros; los ejemplos posteriores podrían escalar a obleas completas a escala industrial, dijo el equipo.



Los datos muestran que el uso de silicio negro puede resultar en un aumento del 3% en la producción de energía diaria en comparación con una celda de referencia con la misma eficiencia, debido a su mejor aceptación angular, dijeron los investigadores. Los resultados del equipo de la Universidad Aalto se publicaron en Nanotecnología de la naturaleza .

En agosto de 2014, los investigadores de la Universidad Estatal de Michigan desarrollaron un célula solar totalmente transparente que mejoró los diseños translúcidos existentes, aunque esa celda tiene un límite de aproximadamente el 1% de eficiencia por ahora.

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