Crean unos paneles solares que superan la barrera del 30% de eficiencia uniendo perovskita y silicio

Investigadores de la Universidad Tecnológica de Eindhoven han conseguido un hito en el sector de la energía fotovoltaica: crear paneles solares que superan la barrera del 30% de eficiencia. 

Tal y como apuntan en un comunicado, han logrado ir más allá de los límites de los módulos fotovoltaicos comerciales actuales, gracias a unos dispositivos tándem de perovskita/silicio. 

En concreto, han combinado la emergente célula solar de perovskita con tecnologías de células solares de silicio convencionales. La celda de perovskita, que presenta contactos transparentes y es parte de la pila en tándem, señalan, ha sido certificada de forma independiente. Tan alta eficiencia, explican, permite más potencia por metro cuadrado y menos costo por kWh. 

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Además, lograr una densidad de alta potencia, anotan, creará más oportunidades para integrar estas células solares en la construcción y los elementos de construcción, de modo que se pueda cubrir una mayor superficie existente con módulos fotovoltaicos. 

Romper la barrera del 30% es, por tanto, "un gran paso para acelerar la transición energética y mejorar la seguridad energética al reducir la dependencia de los combustibles fósiles", subrayan.

Placas solares en tándem

Los dispositivos en tándem pueden alcanzar eficiencias más altas que las células solares de unión única, debido a una mejor utilización del espectro solar, informan.

Los investigadores, naturales de los Países Bajos y de Bélgica, han mejorado con éxito la eficiencia de las celdas de perovskita semitransparentes hasta en un 19,7% con un área de 3x3 mm². 

"Este tipo de celda solar presenta un contacto posterior altamente transparente, que permite que más del 93% de la luz infrarroja cercana llegue al dispositivo inferior. Este rendimiento se logró mediante la optimización de todas las capas de las células solares de perovskita semitransparentes utilizando simulaciones ópticas y eléctricas avanzadas como guía para el trabajo experimental en el laboratorio", aseguró el doctor Mehrdad Najafi. 

"El dispositivo de silicio es una celda solar de heterounión de 20x20 mm² de ancho, que presenta una pasivación superficial optimizada, óxidos conductores transparentes y contactos frontales chapados en cobre para la extracción de portadores de última generación", señaló Yifeng Zhao, estudiante de doctorado en TU Delft.

Combinados, apuntan desde la Universidad, "el 30,1% es la eficiencia de conversión de estos dispositivos tándem 4T sin coincidencia de área, que funcionan de forma independiente".

Pero esto no es todo, resaltan, la combinación de esta celda de perovskita altamente transparente con otras tecnologías basadas en silicio, como el contacto posterior (celdas de contacto posterior interdigitadas y envolventes de metal) y las células solares TOPCon, también ha brindado eficiencias de conversión cercanas al 30%. 

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Esto, agregan, "demuestra el potencial de los paneles solares de perovskita altamente transparentes y su flexibilidad para combinarse con tecnologías ya comercializadas".

Estas mejores eficiencias obtenidas en una multitud de tecnologías establecidas es un hito más hacia el despliegue industrial. "Ahora conocemos los ingredientes y podemos controlar las capas que se necesitan para alcanzar una eficiencia superior al 30%. Una vez combinados con la experiencia en escalabilidad y el conocimiento acumulado en los últimos años para llevar materiales y procesos a un área grande, podemos enfocarnos con nuestros socios industriales para llevar esta tecnología con eficiencias superiores al 30% a la producción en masa", detalló el profesor Gianluca Coletti, gerente de Programas en TNO.