La carrera por la eficiencia energética en la tecnología del panel solar ha llegado a un punto crucial en su camino por la optimización y la mayor capacidad de conversión de luz solar en electricidad. Un nuevo estudio en las células solares ha alcanzado los límites teóricos superando las expectativas de los científicos y de la industria energética para replicarlo en una célula fotovoltaica a escala comercial.
¿Qué nuevos límites se han alcanzado con el nuevo panel solar?
Las estructuras fotovoltaicas convencionales compuestas por capas de silicio de unión simple han ofrecido toda su capacidad de captación hasta hoy superando hasta un 27% de conversión de luz solar por electricidad.
Sin embargo, científicos de la Universidad de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) han desarrollado una novedosa célula fotovoltaica de doble capa que maximiza su capacidad de captación de los rayos solares, alcanzando un límite de rendimiento del 30.9% en un panel solar.
Este hito para el desarrollo de un panel solar más eficiente abre mayores oportunidades a escala comercial de obtener mayor capacidad de electricidad y ahorros en las facturas de luz, con una tecnología renovable y sostenible.
¿Cuáles son los componentes de esta nueva célula fotovoltaica?
El equipo de investigación de EPFL lograron optimizar la célula tradicional del panel solar con la combinación de otro elemento particular y modificaron la forma de interactuar de una estructura simple a una forma de trabajo en tándem.
En este contexto, crearon un panel solar de dos caras, una inferior de silicio cristalino con la capacidad de atraer los rayos infrarrojos y otra superior de perovskita con mayor capacidad para atraer los fotones de alta energía debido a tener una banda ancha prohibida más estrecha.
La capa superior es tratada con ácido 2,3,4,5,6-pentafluorobenzilfosfónico (pFBPA) que ofrece mayor eficiencia al panel solar y tratamiento del plomo. Luego se combina con un sustrato recubierto de nanopartículas de SiO2 que optimiza la conversión de la célula.
Adicionalmente, la cara superior del panel solar con perovskita utiliza una mezcla de óxido de indio y estaño, nanopartículas de dióxido de silicio, perovskita, buckminsterfullereno, ácido fosfónico, plata y óxido de zinc e indio.
Todos estos componentes fueron seleccionados y combinados de forma inteligente para ofrecer mayor eficiencia de absorción y conversión de energía eléctrica. Los resultados de las primeras experimentaciones fueron contundentes alcanzando un 30,9% de eficiencia
Modificaciones realizadas para obtener mayor efectividad
Una de las tecnologías implementadas durante la experimentación fue la inclusión en la cara superior de perovskita para conseguir mayor captación de luz infrarroja y reemplazar la capa de oro que recubre a los electrodos tradicionales por óxidos metales.
Esta sustitución por otro tipo de conductores de electricidad permitió obtener mayor captación de luz logrando un 80% de absorción total de energía luminosa en el panel solar.
Adicionalmente, se realizaron ajustes en la banda prohibida de la capa inferior del panel solar para mantener la forma tradicional y abaratar los costos de producción cuando se produzca a escala comercial.
De esta manera se logró optimizar la tecnología del panel solar tradicional de unión simple que convertían solo una parte de la energía en electricidad por una célula en tándem de dos caras con el uso de dos minerales cada uno con sus ventajas de abstracción y conversión.
La tecnología aplicada logró superar el 27% del panel solar comercial por una cifra más competitiva superando los 30 y logrando una estabilidad de almacenamiento considerable, que ofrece mayor efectividad de optimizar todo el espectro solar y ahorra energía.
Con esta innovación, se espera que la nueva célula empiece a producirse a escalas mayores para estructuras de panel solar capaces de convertir más energía en electricidad, abaratando los costes de las facturas de luz y permitiendo una llegada masiva para efectivizar la transición hacia energías más sostenibles.
