Nueva fórmula termodinámica para calcular las ganancias bifaciales

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Los científicos de la Universidad de Purdue han desarrollado una fórmula para ayudar a los fabricantes de módulos fotovoltaicos a calcular con mayor precisión las ganancias que proporcionan los paneles solares bifaciales.

El equipo esboza la nueva fórmula termodinámica en “Shockley–Queisser triangle predicts the thermodynamic efficiency limits of arbitrarily complex multijunction bifacial solar cells.” En ese trabajo de investigación, publicado en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences, los investigadores afirmaron que los productos bifaciales pueden producir entre un 15% y un 20% más de energía que los paneles monofaciales.

Su fórmula se basa en la aplicación del triángulo Shockley-Queisser, que se utiliza generalmente para calcular la secuencia de bandgap y los límites de eficiencia termodinámica de las células monofaciales, para lo que denominan “topologías complejas de PV”. Afirman que el triángulo puede ayudar a aclarar los principios físicos más profundos y las compensaciones de diseño que están implicadas en el desarrollo de células solares complejas bajo una concentración y resistencia en serie arbitrarias.

“Este punto máximo, o el límite termodinámico, puede identificarse en un gráfico de línea inclinada hacia abajo que forma una forma de triángulo”, explicaron.

El límite de Shockley-Queisser, que fue introducido a principios de la década de 1960 por los físicos William Bradford Shockley y Hans-Joachim Queisser, se calcula examinando la cantidad de energía eléctrica que se extrae por cada fotón incidente.

Las células bifaciales con uniones simples proveen mayores ganancias de eficiencia que las células monofaciales, dijeron los investigadores. “La ganancia relativa es pequeña, pero la ganancia absoluta es significativa”, escribió el coautor Mohammad Ryyan Khan. “Se pierde el beneficio relativo inicial a medida que se aumenta el número de uniones, pero la ganancia absoluta sigue aumentando”.

El artículo también sugiere formas de mejorar el diseño de las células bifaciales mediante la manipulación de las uniones. En opinión de los científicos, los módulos solares bifaciales representarán más de la mitad del mercado mundial de energía fotovoltaica en 2030.

Por otra parte, la industria solar necesita urgentemente establecer normas y parámetros claros para promover los beneficios de las tecnologías bifaciales. Los investigadores del IMEC de Bélgica anunciaron en febrero un nuevo marco de simulación para calcular el rendimiento esperado de un sistema fotovoltaico bifacial. El instituto de investigación dijo que su nueva herramienta de simulación “tiene en cuenta la iluminación de doble cara y la forma en que se ve influenciada por los marcos de los módulos, la geometría de los componentes del sistema y la variación del albedo”.