Fraunhofer ISE desarrolla la célula solar más eficiente del mundo

Con la ayuda de un nuevo recubrimiento antirreflectante, los investigadores del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE lograron aumentar la eficiencia de la mejor celda solar de cuádruple unión hasta la fecha del 46,1 al 47,6 por ciento.

Un hito, porque actualmente no existe una célula solar más eficiente en el mundo. Los resultados se presentaron ayer en el 2º Taller Internacional TándemPV, que se está llevando a cabo Friburgo.

Fraunhofer ISE ha estado trabajando en el ambicioso proyecto llamado "50Percent" durante dos años. Financiado por el Ministerio Federal de Economía y Protección del Clima BMWK, se creará por primera vez una célula solar con una eficiencia del 50 por ciento. Con este fin, cada capa individual de las complejas células solares de unión múltiple se optimiza aún más y se instalan mejoras tecnológicas de proceso en los contactos metálicos, así como capas antirreflectantes mejoradas. El equipo del proyecto ha logrado un primer avance: su última célula solar alcanza una eficiencia del 47,6 % bajo luz solar concentrada.

"Estamos encantados con este resultado, que se logró solo un año después de la apertura de nuestro nuevo centro de células solares de alta eficiencia", dice Frank Dimroth, jefe del departamento de tecnología fotovoltaica y concentradora III-V en Fraunhofer ISE. “Con nuestro trabajo queremos contribuir a que la energía fotovoltaica de concentración sea aún más eficiente y competitiva, porque creemos que es la forma más sostenible de generación eléctrica renovable”.

Años de trabajo para conseguir el récord de eficiencia

La estructura de capas de la nueva célula solar se desarrolló en 2016 junto con la francesa Soitec, diseñadora y fabricante de materiales semiconductores innovadores. Esta es una celda solar en tándem superior hecha de fosfuro de galio-indio (GaInP) y arseniuro de galio-aluminio (AlGaAs) que Soitec ha superpuesto a una celda solar en tándem inferior hecha de fosfuro de arseniuro de galio-indio (GaInAsP) y se unió arseniuro de galio-indio (GaInAs).

Las capas de células solares ahora cuentan con capas de contacto mejoradas y una capa antirreflectante de 4 capas en el Centro de Células Solares de Alta Eficiencia en Fraunhofer ISE. Esto reduce las pérdidas de resistencia, así como la reflexión en la parte frontal de la celda, que es sensible en un amplio rango espectral de 300 a 1780 nanómetros. Las células solares de silicio convencionales solo absorben la luz solar hasta una longitud de onda de 1200 nanómetros y, por lo tanto, no requieren un revestimiento antirreflectante de banda ancha.

Las células solares de unión múltiple hechas de semiconductores compuestos III-V siempre han estado entre las células solares más eficientes del mundo. Desarrollan su mayor potencial cuando la luz del sol también es concentrada por lentes en componentes de solo unos pocos milímetros cuadrados.

"Las posibles aplicaciones de estas células solares en tándem altamente eficientes incluyen sistemas fotovoltaicos de concentración que contribuyen a la generación de energía eficiente en países ricos en luz solar", dice el profesor Stefan Glunz, director de Investigación Fotovoltaica en Fraunhofer ISE. “Con la energía fotovoltaica en tándem, es posible dejar atrás los límites de las células solares individuales y, en última instancia, lograr una reducción en los costos de electricidad solar”.