Como consecuencia de un auge en el mundo de la tecnología solar, las células solares han crecido mucho en su utilidad. Pero en lo que a su ratio rendimiento – precio se refiere, las células solares de película delgada aún se encuentran muy lejanas a las células solares cristalinas. Aunque esto podría cambiar en los próximos meses.

Un grupo de investigadores de la Universidad Evan Pugh han podido descubrir que el uso de dos películas delgadas de diferentes materiales puede ser el camino a seguir para crear células de película delgada asequibles con una eficiencia de alrededor del 34 %.

En sus primeras investigaciones, el investigador principal, Akhlesh Lakhtakia, encontró que los investigadores estudiaban las células solares desde dos lados:

  • El lado óptico: mirando como se recoge la luz del sol.
  • El lado eléctrico: mirando como la luz solar recogida se convierte en electricidad.

De forma que al tener investigaciones separadas, Lakhtakia decidió: «crear un modelo en el que ambos aspectos, el eléctrico y el óptico, sean tratados por igual.» El motivo de esto fue que: «Necesitábamos aumentar la eficiencia real, porque si la eficiencia de una célula es inferior al 30% no va a hacer la diferencia.» Según él, el problema residía en que la estructura matemática de la optimización de la óptica y la eléctrica son muy diferentes.

 

Cómo aumentar la eficiencia de las células solares

En primer lugar, debemos entender que la célula solar se basa en una capa superior transparente permite que la luz solar caiga sobre una capa de conversión de energía. Entonces, el material elegido para  convertir la energía, absorbe la luz y produce corrientes de electrones cargados negativamente y agujeros cargados positivamente que se mueven en direcciones opuestas. Todas las partículas  ¡con carga diferente se transfieren a una capa de contacto superior y a una capa de contacto inferior que canalizan la electricidad fuera de la célula para su uso. Hay que tener en cuenta que la cantidad de energía que una célula puede producir depende de la cantidad de luz solar recogida y de la capacidad de la capa de conversión.

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Sobre todo ello Lakhtakia comentó que: «Me di cuenta de que para aumentar la eficiencia teníamos que absorber más luz. Para ello teníamos que hacer que la capa absorbente no fuera homogénea de una manera especial.»

La formula especial finalmente consistió en utilizar dos materiales absorbentes diferentes en dos películas delgadas diferentes. Las elecciones de los investigadores fueron:

  • CIGS: Se trata de cobre, indio, galio y diseleniuro con una eficiencia del 20%.
  • CZTSSe: Se trata de cobre, zinc, estaño, azufre y seleniuro con una eficiencia del 11%.

Al tener la misma estructura, ambos materiales pueden trabajar en una célula solar. Además, su composición de red es bastante similar, por lo que pueden crecer uno por encima del otro a la par que absorber absorben diferentes frecuencias del espectro, aumentando así la eficiencia.

Tras los resultados, Lakhtakia se mostró muy contento con los resultados: «Fue increíble. Juntos produjeron una célula solar con un 34% de eficiencia. Esto crea una nueva arquitectura de célula solar, capa sobre capa. Otros que realmente pueden hacer células solares pueden encontrar otras formulaciones de capas y tal vez hacerlo mejor.»

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