Paneles solares multicapa establecen récord para la eficiencia de conversión de luz

Ingenieros de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han desarrollado un nuevo tipo de panel solar en el que se organizan células fotovoltaicas en capas, en lugar de la tradicional colocación plana, que permite el pleno uso del espectro de radiación solar.

Los paneles son capaces de captar radiación de diferentes longitudes de onda, que tiene un efecto positivo en la eficiencia de conversión, que alcanza un valor del 44%, que es mucho más alto que la eficiencia del 29% de los paneles solares estándar.

El proyecto está dirigido por el profesor John Rogers, que trabaja con Semprius y Solar Junction.

El equipo desarrolló una manera de utilizar la impresión de sellos suaves para producir capas extremadamente pequeñas y delgadas de material semiconductor colocado uno encima del otro. El proceso de alta velocidad proporciona un panel solar de cuatro capas que permite la conversión de la luz solar con una cobertura de espectro muy amplia.



Semprius ha combinado la invención con su desarrollo – un sistema óptico de dos etapas que puede marcar un objeto mil veces más luz que golpearlo directamente. Los materiales semiconductores se utilizan para las tres capas superiores, mientras que el germanio se utiliza para la capa inferior.

Por ejemplo, para la capa superior de un elemento, se puede utilizar un material con un ancho bandgap (zona prohibida, característica semiconductora) que absorberá y convertirá fotones de alta energía, mientras que las capas internas se pueden crear a partir de materiales con un bandgap estrecho y absorberá fotones de baja energía. Estos elementos también tienen una capa interior transparente altamente eficiente que permite que los electrones y agujeros resultantes de capas adyacentes pasen por el coleccionista del elemento sin recombinar.



Un gran desafío para mejorar aún más la tecnología de las células fotovoltaicas multicapas puede ser la precisión de colocar capas en la cuadrícula relativa entre sí, algo que será extremadamente difícil de lograr con mayor aumento en el número de capas. Aún más difícil, al utilizar un diseño tradicional, las salidas de cada capa deben ser precisamente las mismas porque dentro del elemento que están conectados en serie.

Aunque los desarrolladores están tratando de superar estas dificultades utilizando diversas técnicas para conectar capas (por ejemplo, una conexión física o el uso de diversos carpetas orgánicas con propiedades antirreflejos), ninguno de estos métodos ha alcanzado el 100%. Ellos dan demasiada reflexión interna, tienen características de baja conductividad térmica o son destruidos por el estrés termomecánico que ocurre con grandes cantidades de luz solar.

Los desarrolladores no se desesperan. “Usamos nuestras ideas y desarrollos para producir células fotovoltaicas con una eficiencia de conversión del 43,9% y una eficiencia del 36,5% para una serie de células.” “Si bien estas cifras aún no han sido confirmadas por laboratorios externos, estos son los mejores números obtenidos para la tecnología fotovoltaica de cualquier tipo”, dijo Rogers.

“Estamos utilizando materiales semiconductores compuestos para las tres capas superiores y germanio para la capa inferior”, explica Scott Burroughs, vicepresidente de tecnología en Semprius. “Medimos la eficiencia tanto de elementos individuales como de conjuntos de ellos, combinandolos con ópticas de alto rendimiento en el laboratorio y en el sol abierto. ”

Ahora el equipo está trabajando en el desarrollo de la tecnología y en la obtención de elementos de cinco y seis capas para mejorar aún más la eficiencia.

de nanotechweb.org

Fuente: facepla.net