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Una nueva célula solar captura casi toda la energía que recibe

El nuevo diseño, desarrollado en la Universidad George Washington, convierte la luz solar directa en electricidad con un 44,5 por ciento de eficiencia, casi el doble de lo disponible actualmente, dándole el potencial de convertirse en la célula solar más eficiente del mundo.
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Fecha de publicació: 13/07/2017, 13:05 h | (331) veces leída
Un prototipo para una nueva célula solar, que integra múltiples células apiladas en un solo dispositivo, es capaz de capturar casi toda la energía disponible en el espectro de la luz solar.
El nuevo diseño, desarrollado en la Universidad George Washington, convierte la luz solar directa en electricidad con un 44,5 por ciento de eficiencia, casi el doble de lo disponible actualmente, dándole el potencial de convertirse en la célula solar más eficiente del mundo.
El enfoque es diferente de los paneles solares convencionales. El nuevo dispositivo utiliza paneles fotovoltaicos concentradores (CPV) que emplean lentes para concentrar la luz solar en pequeñas células solares de microescala. Debido a su pequeño tamaño, menos de un milímetro cuadrado, las células solares que utilizan materiales más sofisticados se pueden desarrollar de manera rentable.
La célula apilada actúa casi como un tamiz para la luz solar, con materiales especializados en cada capa absorbiendo la energía de un conjunto específico de longitudes de onda. En el momento en que la luz se canaliza a través, un poco menos de la mitad de la energía disponible se ha convertido en electricidad. En comparación, la célula solar más común actualmente convierte sólo una cuarta parte de la energía disponible en electricidad.
"Alrededor del 99 por ciento de la energía contenida en la luz solar directa que llega a la superficie de la Tierra cae entre longitudes de onda de 250 nm y 2500 nm, pero los materiales convencionales para las células solares de múltiples juntas de alta eficiencia no pueden capturar todo este espectro", dijo en un comunicado Matthew Lumb, autor principal del estudio y científico investigador de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad George Washington.
"Nuestro nuevo dispositivo es capaz de desbloquear la energía almacenada en los fotones de longitud de onda larga, que se pierden en las células solares convencionales, y por lo tanto, proporciona un camino para la realización de la última célula solar de múltiples uniones".
Mientras que los científicos han trabajado hacia células solares más eficientes durante años, este enfoque tiene dos aspectos novedosos. En primer lugar, utiliza una familia de materiales a base de sustratos de antimonio gálico (GaSb), que se encuentran generalmente en aplicaciones para láseres infrarrojos y fotodetectores.
Las nuevas células solares basadas en GaSb se ensamblan en una estructura apilada junto con células solares de alta eficiencia crecidas en sustratos convencionales que capturan fotones solares de longitud de onda más corta. Además, el procedimiento de apilamiento utiliza una técnica conocida como transferencia-impresión, que permite el montaje tridimensional de estos diminutos dispositivos con un alto grado de precisión.
Esta célula solar particular es muy cara, sin embargo los investigadores creen que era importante mostrar el límite superior de lo que es posible en términos de eficiencia. A pesar de los costes actuales de los materiales involucrados, la técnica utilizada para crear las células muestra muchas promesas. Eventualmente, un producto similar puede ser puesto en el mercado, posibilitado por reducciones de costes de niveles de concentración solar muy altos y tecnología para reciclar los sustratos de crecimiento caros.

Un prototipo para una nueva célula solar, que integra múltiples células apiladas en un solo dispositivo, es capaz de capturar casi toda la energía disponible en el espectro de la luz solar.

El nuevo diseño, desarrollado en la Universidad George Washington, convierte la luz solar directa en electricidad con un 44,5 por ciento de eficiencia, casi el doble de lo disponible actualmente, dándole el potencial de convertirse en la célula solar más eficiente del mundo.

El enfoque es diferente de los paneles solares convencionales. El nuevo dispositivo utiliza paneles fotovoltaicos concentradores (CPV) que emplean lentes para concentrar la luz solar en pequeñas células solares de microescala. Debido a su pequeño tamaño, menos de un milímetro cuadrado, las células solares que utilizan materiales más sofisticados se pueden desarrollar de manera rentable.

La célula apilada actúa casi como un tamiz para la luz solar, con materiales especializados en cada capa absorbiendo la energía de un conjunto específico de longitudes de onda. En el momento en que la luz se canaliza a través, un poco menos de la mitad de la energía disponible se ha convertido en electricidad. En comparación, la célula solar más común actualmente convierte sólo una cuarta parte de la energía disponible en electricidad.

"Alrededor del 99 por ciento de la energía contenida en la luz solar directa que llega a la superficie de la Tierra cae entre longitudes de onda de 250 nm y 2500 nm, pero los materiales convencionales para las células solares de múltiples juntas de alta eficiencia no pueden capturar todo este espectro", dijo en un comunicado Matthew Lumb, autor principal del estudio y científico investigador de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad George Washington.

"Nuestro nuevo dispositivo es capaz de desbloquear la energía almacenada en los fotones de longitud de onda larga, que se pierden en las células solares convencionales, y por lo tanto, proporciona un camino para la realización de la última célula solar de múltiples uniones".

Mientras que los científicos han trabajado hacia células solares más eficientes durante años, este enfoque tiene dos aspectos novedosos. En primer lugar, utiliza una familia de materiales a base de sustratos de antimonio gálico (GaSb), que se encuentran generalmente en aplicaciones para láseres infrarrojos y fotodetectores.

Las nuevas células solares basadas en GaSb se ensamblan en una estructura apilada junto con células solares de alta eficiencia crecidas en sustratos convencionales que capturan fotones solares de longitud de onda más corta. Además, el procedimiento de apilamiento utiliza una técnica conocida como transferencia-impresión, que permite el montaje tridimensional de estos diminutos dispositivos con un alto grado de precisión.

Esta célula solar particular es muy cara, sin embargo los investigadores creen que era importante mostrar el límite superior de lo que es posible en términos de eficiencia. A pesar de los costes actuales de los materiales involucrados, la técnica utilizada para crear las células muestra muchas promesas. Eventualmente, un producto similar puede ser puesto en el mercado, posibilitado por reducciones de costes de niveles de concentración solar muy altos y tecnología para reciclar los sustratos de crecimiento caros.

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