Energía renovable
Roberto Klatt
- Los sistemas fotovoltaicos normales tienen una Eficiencia de alrededor del 30 por ciento. un nuevo célula solar doble tándem alcanza el 47,3%*
- Esto es posible porque el combinación de materiales una parte mayor que rango espectral de la luz solar puede absorber
- El formulario con el récord de eficiencia es particularmente adecuado para zonas muy soleadas
Las células solares convencionales tienen una eficiencia de alrededor del 30%. Una célula solar recientemente desarrollada en Alemania convierte la luz solar en electricidad de manera mucho más eficiente.
Friburgo de Brisgovia (Alemania). Según el acuerdo de coalición entre SPD, Verdi y FDP, se espera que el 80 por ciento de la electricidad en Alemania provenga de fuentes renovables para 2030. En 2020, la participación de las energías renovables en la generación de electricidad superó el 50 por ciento. En 2021, las plantas eólicas e hidroeléctricas, así como las plantas fotovoltaicas en viviendas particulares y parques empresariales podrían generar algo menos del 50% de la electricidad total debido a las condiciones más desfavorables de sol y viento.
Además de la intensidad y el número de horas de sol, la eficiencia es especialmente decisiva para los módulos fotovoltaicos. Esto indica cuán eficientemente un sistema fotovoltaico puede convertir la luz solar en energía eléctrica. Con las células fotovoltaicas convencionales, la eficiencia es inferior a un tercio. Gran parte de la energía solar no se convierte en electricidad. Si se aumentara esta eficiencia, el rendimiento eléctrico podría aumentar considerablemente para la misma área de los módulos fotovoltaicos.
Las células solares en tándem logran una mayor eficiencia
En este caso, deberían ayudar las llamadas células solares en tándem, en las que varias células solares hechas de diferentes semiconductores se apilan una encima de la otra. Dado que cada uno de estos materiales puede utilizar diferentes rangos espectrales de luz solar para producir electricidad, estas células solares múltiples logran un grado de eficiencia significativamente mayor.
El récord anterior fue de 46,1%. Sin embargo, los científicos del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE han estado trabajando durante varios años en el marco del proyecto 50Percent para aumentar la eficiencia de las células solares en tándem en al menos un 50%.
Optimización de células solares en tándem
Están buscando nuevas formas de optimizar aún más las capas individuales de las células solares de unión múltiple. Además, los científicos del proyecto también están mejorando el revestimiento antirreflectante de las superficies y los contactos metálicos. Para poder registrar los efectos de sus medidas de optimización, el equipo del proyecto también está desarrollando la tecnología de medición mediante la cual se registra la eficiencia de las células solares de acuerdo con estándares de calibración reconocidos internacionalmente.
Récord de eficiencia gracias a las células solares dobles en tándem
Según un informe del Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, el equipo del proyecto dirigido por Frank Dimroth ha dado un primer paso adelante. Los científicos pudieron crear una nueva célula solar que logra una eficiencia del 47,6 por ciento bajo luz solar concentrada. El módulo fotovoltaico supera así la eficiencia del poseedor del récord anterior en un 1,5 por ciento. «Estamos encantados con este resultado», comenta Dimroth.
El nuevo módulo consta de dos células solares en tándem apiladas. La celda solar en tándem superior consiste en fosfuro de galio indio (GaInP) y arseniuro de galio aluminio (AlGaAs), la celda solar en tándem inferior consiste en arseniuro de galio indio fosfuro (GaInAsP) y arseniuro de galio indio (GaInAs). Gracias a esta combinación de materiales, el módulo solar puede absorber el rango espectral de 300 a 1.780 nanómetros. Las células solares de silicio convencionales pueden utilizar un rango espectral de hasta unos 1.200 nanómetros.
Uso en zonas soleadas
Según los desarrolladores, el nuevo récord de eficiencia muestra que aún se puede aumentar la eficiencia de más células solares. «Con la energía fotovoltaica en tándem, es posible superar las limitaciones de las células solares individuales y, en última instancia, lograr una reducción en el costo de la electricidad solar», dice Stefan Glunz.
«Las posibles aplicaciones de estas células solares en tándem altamente eficientes incluyen sistemas fotovoltaicos de concentración, que contribuyen a la producción eficiente de energía en países ricos en luz solar», explica Glunz. Estos son sistemas en los que las lentes concentran fuertemente la luz solar entrante.
