Los
científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) de EEUU han
fabricado una célula solar con una eficiencia de casi el 50%. La celda solar de
seis uniones ha logrado l récord mundial de mayor eficiencia de conversión
solar con el 47,1%, que se midió bajo iluminación concentrada. Una variación de
la misma celda también estableció el récord de eficiencia bajo iluminación de
un sol con un 39,2%.
"Este
dispositivo realmente demuestra el extraordinario potencial de las células
solares multifuncionales", dijo John Geisz, científico principal en el Grupo de
Fotovoltaica Cristalina de Alta Eficiencia en NREL y autor principal de un
nuevo artículo sobre la célula que establecido el récord.
El
artículo titulado “Células solares III-V de seis uniones con 47.1% de eficiencia
de conversión bajo concentración de 143 soles” aparece en la revista Nature
Energy. Los coautores del trabajo de Geisz son los científicos de NREL Ryan
France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew
Young, Tao Song y Thomas Moriarty.
Para
construir el dispositivo, los investigadores de NREL se basaron en materiales
III-V, que tienen una amplia gama de propiedades de absorción de luz. Cada una
de las seis uniones de la célula está especialmente diseñada para capturar la
luz de una parte específica del espectro solar.
El
dispositivo contiene aproximadamente 140 capas totales de varios materiales
III-V para respaldar el rendimiento de estas uniones, y sin embargo es tres
veces más estrecha que un cabello humano. Debido a su naturaleza altamente
eficiente y al costo de su fabricación, estas células se utilizan con mayor
frecuencia para alimentar satélites, lo que premia el rendimiento inigualable
de III-V.
Sin
embargo, en la Tierra, la célula solar de seis uniones es adecuada para su uso
en concentradores fotovoltaicos, dijo Ryan France, coautor y científico en
NREL.
“Una
forma de reducir el costo es reducir el área requerida”, dijo, “y puede hacerlo
utilizando un espejo para capturar la luz y enfocar la luz hacia un punto.
Entonces puede escapar con una centésima o incluso una milésima parte del
material, en comparación con una celda de silicio de placa plana. Utiliza mucho
menos material semiconductor al concentrar la luz. Una ventaja adicional es que
la eficiencia aumenta a medida que concentra la luz”.
France
describió el potencial de que la célula solar supere el 50% de eficiencia como “realmente
muy alcanzable”, pero ese 100% de eficiencia no se puede alcanzar debido a los
límites fundamentales impuestos por la termodinámica.
Geisz
dijo que actualmente el principal obstáculo de investigación para alcanzar el
50% de eficiencia es reducir las barreras resistivas dentro de la celda que
impiden el flujo de corriente. Mientras tanto, señala que NREL también está muy
comprometido en reducir el costo de las células solares III-V, permitiendo
nuevos mercados para estos dispositivos altamente eficientes.
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