Investigadores proponen dos trucos extraños para duplicar la eficiencia de los módulos actuales

Investigadores de la Universidad de Lahore y de la Universidad de Benha, en Estados Unidos, proponen duplicar la eficiencia de los paneles solares estándar actuales y proponen un formato bifacial vanguardista que va más allá de la célula solar en tándem de perovskita y silicio.

Los científicos proyectan que su combinación de materiales puede alcanzar el alto rango del 20 % en el formato estándar, al que luego agregan una segunda capa de esa célula solar y lo colocan todo dentro de un módulo solar de vidrio sobre vidrio. El módulo solar bifacial de vidrio sobre vidrio aumentará la producción total de electricidad de la célula en un 10-30 %, alcanzando entre un 30-36 % de eficiencia.

Esta investigación se presenta en un artículo titulado “Células solares dobles-tándem bifaciales de perovskita / silicio de alto rendimiento”, y se puede encontrar en el último número del IEEE Journal of Photovoltaics.

Los investigadores describen la célula, que se muestra arriba a la izquierda en comparación con otras estructuras de células solares:

“En este artículo, proponemos una estructura de célula solar 3-T, de cuatro uniones de perovskita / silicio en doble tándem (PSDT) que puede absorber de manera eficiente la luz en todos los rangos de albedo al apilar dos células tándem de perovskita / silicio en una configuración en espejo con una terminal central común”.

Las capas superiores de las células solares absorben la mayor parte de la luz solar directa y muestran una eficiencia del 27,7 %, con las subcélulas de perovskita y silicio que tienen eficiencias del 16,5 % y 11,2 %, respectivamente. La célula solar inferior absorbe principalmente el albedo –luz solar reflejada– y muestra una eficiencia del 5,4 % con una reflexión del 30 %, con subcélulas de perovskita y silicio con eficiencias del 3,2 % y del 2,2 %, respectivamente. Con un albedo del 30 %, el módulo solar alcanza su máximo con una eficiencia del 33,1 %.

A medida que el panel solar se enfrenta a un albedo de 30 % –equivalente a arena clara– y está ante un techo de goma blanca EPDM, que tiene un albedo muy por encima del 40 %, la célula solar se satura de fotones y alcanza su máximo. Un mayor refinamiento, como la variación del grosor de las celdas, permite ganancias continuas de eficiencia en la parte posterior de la celda solar que impulsa todo el panel solar hacia una eficiencia del 36 %.

Cada capa se elige para complementar la banda prohibida de las otras capas, lo que maximiza la absorción de fotones de alta y baja energía a medida que se mueven a través de la célula solar. Las capas de perovskita y silicio se invierten en el lado bifacial para capturar la luz reflejada. La imagen de abajo muestra qué energía fotónica es absorbida por qué capas de material en la celda solar, a cada lado del panel bifacial.

Cabe señalar que la capa de “silicio” es en realidad una capa de silicio amorfo cristalino de heterounión, similar a lo que Solartech Universal construye utilizando la tecnología Meyer Burger. Así que realmente estamos agregando dos capas de material adicional sobre una célula solar de silicio cristalino.

Y aunque la perovskita aún sigue siendo algo novedoso, es cada vez más difícil ignorar la alta eficiencia que alcanza y cómo podemos hacer uso de ella. Las Escuelas de Ingeniería Fulton de la Universidad Estatal de Arizona (ASU) sugirieron que una celda en tándem de perovskita y silicio al 32 % -que costería tres veces más que las células más vanguardistas del futuro- seguiría siendo económicamente competitiva. Esta nueva célula solar propone una solución no muy alejada del análisis del modelo de ASU, lo que significa que una eficiencia del 36 % podría implicar que el “hardware” de la celda tándem fuer aun poco más costoso.

Oxford PV creó recientemente una célula en tándem perovskita-silicio con eficiencia del 27,3 % en el mundo real. ¡Ahora gírale, dóblala, duplícala y conviértela en un vidrio-vidrio!