Nuevas tecnologías solares trabajan a una temperatura menor, aumentan vida útil y reducen el precio

Investigadores fotovoltaicos australianos han hecho un descubrimiento “genial”: Las células solares de fisión singlete y en tándem -dos formas avanzadas de generar energía solar de forma más eficiente- también ayudan a reducir las temperaturas de funcionamiento y a mantener los dispositivos trabajando durante más tiempo.

Las células en tándem pueden fabricarse a partir de una combinación de silicio -el material fotovoltaico más usado- y de nuevos compuestos como los nanocristales de perovskita, que pueden tener un bandgap mayor que el del silicio y ayudan al dispositivo a capturar más espectro solar para generar energía.

Los materiales usados para la fisión de singletes tienen un gran potencial para superar la pérdida de calor en las células solares. El tetraceno se utiliza en estos dispositivos para transferir la energía generada por la fisión singlete al silicio.

Científicos e ingenieros de todo el mundo están trabajando en la mejor manera de incorporar las células en tándem y los procesos de fisión singlete en dispositivos comercialmente viables que puedan tomar el relevo de las células solares de silicio convencionales de una sola unión que se encuentran habitualmente en los tejados y en instalaciones a gran escala.

Ahora, un trabajo realizado por la Escuela de Ingeniería Fotovoltaica y de Energías Renovables y el Centro de Excelencia en Ciencia de Excitones del ARC, ambos con sede en la UNSW de Sidney, ha puesto de manifiesto algunas ventajas clave tanto de las células en tándem como de la fisión singlete.

Los investigadores han demostrado que tanto las células en tándem de silicio/perovskita como las células de fisión singlete basadas en tetraceno funcionarán a temperaturas más bajas que los dispositivos convencionales de silicio. Esto reducirá el impacto de los daños causados por el calor en los dispositivos, lo que prolongará su vida útil y reducirá el coste de la energía que producen.

Por ejemplo, una reducción de 5-10°C en la temperatura de funcionamiento del módulo corresponde a un aumento del 2%-4% en la producción anual de energía. Y la vida útil de los dispositivos suele duplicarse por cada 10 °C de reducción de la temperatura. Esto significa un aumento de la vida útil de 3,1 años para las células en tándem y de 4,5 años para las células de fisión singlete.

En el caso de las células de fisión singlete, hay otra ventaja muy útil. Cuando el tetraceno se degrada inevitablemente, se vuelve transparente a la radiación solar, lo que permite que la célula siga funcionando como un dispositivo de silicio convencional, aunque inicialmente haya funcionado a una temperatura más baja y haya ofrecido una eficiencia superior durante la primera fase de su ciclo de vida.

El valor comercial de las tecnologías fotovoltaicas puede incrementarse aumentando la eficiencia de la conversión energética o la vida útil. El primero es el principal motor del desarrollo de las tecnologías de nueva generación, mientras que se ha prestado poca atención a las posibles ventajas de la vida útil.

Demostramos que estas tecnologías fotovoltaicas avanzadas también muestran beneficios extra en cuanto a la mejora de la vida útil al funcionar a menor temperatura y una mayor resistencia bajo la degradación, introduciendo un nuevo paradigma para evaluar el potencial de las nuevas tecnologías de energía solar.

Dra. Jessica Yajie Jiang

Más información: onlinelibrary.wiley.com

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