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Innovadora tecnología de celdas solares en capas aumenta la eficiencia
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Innovadora tecnología de celdas solares en capas aumenta la eficiencia

La energía solar es más aceptada y ahora se desarrollan nuevas celdas solares que reducen costos y mejoran la eficiencia

por LaVerdad

Innovadora tecnología de celdas solares en capas aumenta la eficiencia

Innovadora tecnología de celdas solares en capas aumenta la eficiencia

Investigadores de CU Boulder han creado una celda solar de bajo costo con una de las eficiencias de conversión de energía más altas hasta la fecha, lo cual consiguieron al poner las celdas en capas y utilizando una combinación única de elementos.

Composición de las celdas solares
Composición de las celdas solares

"Tomamos un producto que es responsable de una industria de $ 30 mil millones al año y lo hicimos un 30% mejor", comentó Michael McGehee, profesor del Departamento de Ingeniería Química y Biológica.

Los investigadores tomaron una celda solar de perovskita, una estructura de cristal diseñada para recolectar fotones de mayor energía, y la colocaron sobre una celda solar de silicio, que captura más fotones en la parte infrarroja del espectro, que está compuesta de energía radiante que no podemos ver, pero podemos sentir como calor; al combinar, la perovskita, se eleva la eficiencia una celda solar de silicio del 21% hasta el 27%, incrementándose en un tercio.

Durante años, las celdas solares de silicio han sido el estándar en la industria de la energía solar,  pero las celdas actuales basadas en silicio solo convierten del 18 al 21% de la energía del sol en electricidad utilizable en promedio, y alcanzan un máximo de aproximadamente 26.6%.

Celdas más eficientes y más baratas

La eficiencia promedio de los paneles solares es menor que la eficiencia máxima porque no importa cuán buena sea una celda solar individual pequeña, perderá aproximadamente tres puntos porcentuales cuando se aplique sobre un panel grande, algo así como un equipo deportivo que solo es tan bueno como su jugador promedio; pero sí se puede aumentar la eficiencia general y no es necesario instalar tantos paneles para obtener la misma cantidad de energía.

Lo que mejora dramáticamente la eficiencia es colocar otra celda solar encima de una existente, y eso es exactamente lo que hicieron McGehee y sus colegas investigadores, y esta no es la primera vez que los investigadores utilizan capas de celdas solares para ganar eficiencia, el concepto también es conocido como celdas solares en tándem o de unión múltiple y se introdujo por primera vez en la década de 1970, obteniendo el récord mundial de eficiencia de celdas solares al superar el 45%.

Comparativa de eficiencia de captación
Comparativa de eficiencia de captación

Sin embargo, en esa época tuvo un precio considerable, $ 80 mil USD por metro cuadrado, debido al hecho de que las celdas crecieron una capa atómica a la vez, creando un gran cristal único, alejando la posibilidad de convertirse en una tecnología para todos.

Celdas solares en capa, mejoran captación

McGehee y sus colegas investigadores son los pioneros en una nueva dirección de celdas solares en capas, utilizando perovskitas, que cuestan cien veces menos, comenzaron hace menos de 10 años con el concepto de usar materiales menos costosos sobre el silicio, y al principio solo lograron aproximadamente un 13% de eficiencia, pero a través de mejoras tecnológicas han podido más que duplicar ese número.

El bromo puede aumentar este intervalo de banda, pero cuando se usa con yodo y se expone a la luz, estos elementos no siempre permanecen en su lugar. Estudios anteriores han tratado de usar cloro y yodo juntos, pero debido a los diferentes tamaños de partículas de estos elementos, no cabía suficiente cloro en la estructura cristalina de perovskita. Pero al usar diferentes cantidades de cloro, bromo y yodo, los investigadores descubrieron una forma de reducir la estructura cristalina, permitiendo que entre más cloro, estabilizando y mejorando la eficiencia de la celda.

Las perovskitas también son económicas, no requieren mucha energía y son fáciles de crear en el laboratorio. E incluso después de 1000 horas, o casi 42 días, de pruebas intensivas de luz y calor, estas nuevas celdas solares mostraron un cambio mínimo en su eficiencia inicial.

Las celdas solares 'tándem'
Las celdas solares 'tándem'

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Con el mercado de energía solar creciendo alrededor del 30% por año, la eficiencia, el costo y la longevidad de las celdas son consideraciones importantes para las cuales las nuevas tecnologías se convertirán en la corriente principal.

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