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Investigadores suecos y el NREL se unen para superar el 35% de eficiencia en células solares


Un proyecto colaborativo entre el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de Estados Unidos (NREL), el Centro Suizo de Electrónica y Microtecnología (CSEM) y la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL) ha probado una serie de celdas de unión múltiple en configuración tándem y ha logrado eficiencias de hasta 35.9 %.

Un equipo de investigadores de tres institutos líderes probaron una variedad de materiales basados ​​en elementos III-V, en configuraciones en tándem apiladas con células de fondo de silicio. Se midió una célula solar de doble unión, que combina una célula superior de arseniuro de galio (GaAs) y una célula de heterojunción de silicio desarrollada por CSEM, al 32,8%, mientras que una célula de triple unión que incorpora también una capa de fosfato de indio y galio (GaInP) Alcanzó un 35,9% de eficiencia.

La eficiencia del 32,8% representa un nuevo récord para dos células solares de unión III-V / Si, rompiendo el récord anterior del grupo de investigación de 29,8% establecido en 2016. "Este logro es significativo porque muestra, por primera vez, que el silicio Basadas en tándem pueden proporcionar eficacia que compiten con las células más costosas de la multi-ensambladura que consisten enteramente de los materiales del III-V "dice la científica Adele Tamboli de NREL. "Abre la puerta para desarrollar materiales y arquitecturas de celdas solares de múltiples juntas enteramente nuevas".

Las células en tándem son un área popular de investigación en PV, gracias a su potencial para impulsar mayores eficiencias sin forzar a la industria a alejarse de las células solares de silicio, donde se han logrado enormes reducciones de costes en los últimos años.

Aunque impresionantes, estas células están lejos de ser financieramente viable - NREL estima un coste por vatio de 4,85 dólares para la célula GaInP, y 7,15 dólares para la célula GaAs, basado en el 30% de eficiencia. Los científicos estiman, sin embargo, que ajustando al 35% de eficiencia e incorporando ahorros de economías de escala que podrían lograrse aumentando la producción, el coste por vatio podría reducirse rápidamente a menos de 1 dólar. "Esta precipitada caída de precios no es sin precedentes", señala NREL. "Por ejemplo, el coste de los módulos fotovoltaicos fabricados en China cayó de $ 4.50 / W en 2006 a $ 1 / W en 2011."

NREL continúa señalando que, si los costes de una célula solar III-V no pueden reducirse a estos niveles, entonces se necesitarán materiales más baratos. Los investigadores todavía subrayan, sin embargo, que este avance sirve como prueba de concepto para el uso de células de silicio en tándem con otros materiales de alta eficiencia, y los investigadores mencionan que CSEM también está estudiando el uso de perovskita para optimizar la relación coste / eficiencia solar.

"Estos registros muestran que la combinación de silicio cristalino y otros materiales es el camino a seguir si queremos mejorar la relación coste / eficiencia de la energía solar", afirma Christophe Ballif, director del centro fotovoltaico del CSEM. "Afirma que las células solares HJT de silicio, cuando se integran en la estructura que hemos desarrollado, pueden generar eficiencias de conversión de celdas multi-unión más del 32%".

Fuente | PV-Magazine

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