Paneles solares que captan luz por ambos lados

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Aunque poniendo un panel solar en cada cara de una lámina obtengamos algo descriptible como un papel solar que capta luz por ambos lados, lo verdaderamente difícil es hacer que ambas caras puedan captar la luz que llega de un solo lado, ya que ello conlleva dotar de cierta transparencia al panel solar.

Un reciente avance tecnológico puede que facilite mucho a partir de ahora el diseño de tales paneles solares de doble clara o bifaciales.

Un panel solar de esta clase, que capta tanto la luz solar directa como su reflejo en la parte trasera de la célula o celda solar, es capaz de aumentar significativamente el rendimiento energético de la célula.

Las aplicaciones potenciales son, por ejemplo, una integración mucho mayor de sistemas fotovoltaicos en edificios, reunir agricultura y energía solar en un mismo terreno sin apenas pérdida de eficiencia en ninguna de las dos actividades, y módulos solares instalados verticalmente o con gran inclinación en terrenos de gran altitud.

Aunque las células solares bifaciales basadas en obleas de silicio ya están en el mercado, las células solares de película fina se han quedado rezagadas hasta ahora.

Esto se debe, al menos en parte, a la eficiencia más bien baja de las células solares bifaciales de tipo CIGS, que constan de cobre, indio, galio y selenio.

Esta baja eficiencia está causada por un problema crítico que ha venido resultando inevitable.

Para que cualquier célula solar bifacial pueda recoger la luz solar reflejada en la cara posterior, es imprescindible que exista un contacto eléctrico ópticamente transparente.

Esto se ha venido logrando utilizando un óxido conductor transparente (TCO) que sustituye al contacto posterior opaco de las células solares convencionales, es decir, monofaciales.

Y ahí empiezan los problemas:

Las células solares CIGS de alta eficiencia se fabrican generalmente mediante un proceso de deposición a alta temperatura.

A esa temperatura, sin embargo, se produce una reacción química entre el galio (de la capa de CIGS) y el oxígeno del contacto posterior transparente.

La reacción química genera óxido de galio.

La capa de óxido de galio resultante bloquea el flujo de la corriente generada por la luz solar y, por tanto, reduce la eficiencia de conversión energética de la célula.

Los valores más altos alcanzados hasta ahora en una sola célula de ese tipo eran: el 9,0% en la cara delantera y el 7,1% en la trasera.

Ahora, unos investigadores de los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de los Materiales (EMPA, también conocidos colectivamente como Instituto EMPA), han dado con una posible solución para el problema.

El equipo de investigación, que incluye a Ayodhya N. Tiwari, Shih-Chi Yang y Romain Carron, desarrolló un nuevo proceso de deposición a baja temperatura para disminuir mucho la cantidad del perjudicial óxido de galio producida, y en el mejor de los casos, lograr que no se genere nada de óxido de galio.

Al poner en práctica el nuevo método, se analizó la estructura multicapa con un microscopio electrónico de transmisión (TEM, por sus siglas en inglés).

No se detectó nada de óxido de galio en la interfase.

Y no ha sido esa la única mejora…

El nuevo diseño ha permitido mejorar drásticamente la eficiencia de conversión de energía:

La célula alcanzó valores del 19,8% para la cara delantera y del 10,9% para la trasera en la misma célula.

Además, el equipo también ha conseguido fabricar, por primera vez, una célula solar CIGS bifacial sobre un sustrato de polímero flexible, lo que -debido a su ligereza y flexibilidad, amplía el espectro de aplicaciones potenciales.

Fuente: Nature Energy