Un estudio, financiado por Agencia Australiana de Energías Renovables (ARENA) y liderado por la Universidad Nacional de Australia (ANU), afirma haber encontrado la combinación perfecta que podría hacer que la generación de energía solar fotovoltaica sea incluso más barata y eficiente, a través de una combinación de silicio con perovskita.
El equipo de ANU, en colaboración con investigadores del Instituto de Tecnología de California, ha estado trabajando en la llamada célula solar en tándem como parte de una investigación a nivel industrial para aumentar la eficiencia de conversión de energía del silicio PV, y así reducir aún más el costo de la electricidad solar.
Este estudio, financiado por la Agencia Australiana de Energía Renovable (ARENA) como parte de un proyecto en colaboración con UNSW y la Universidad de Monash, se centró en la forma en que se unen las células solares en tándem, una encima de la otra.
De acuerdo con el equipo de ANU, combinar dos materiales en una disposición en tándem puede ser una tarea difícil, pero una vez que lo haces bien, la eficiencia de la célula solar aumenta rápidamente, más allá de lo que es posible con el silicio por sí solo. Y afirman que la manera de hacer esto es una de las más simples jamás desarrolladas. "Hemos construido una estructura en tándem que no es convencional", dijo el coautor del estudio, Heping Shen, de la Escuela de Ingeniería de ANU.
"Cuando los ingenieros combinan dos celdas, generalmente necesitan tener una capa intermedia para permitir que la carga eléctrica se transfiera fácilmente entre las dos celdas, para que puedan trabajar juntas".
En términos igual de sencillos, dice el coautor, Daniel Jacobs, es un poco como hacer un sándwich club con pan extra en el medio: desempeña un papel estructural, pero el sándwich tendría mejor sabor sin él. "Hemos encontrado una nueva forma de apilar las dos celdas juntas para que funcionen de manera eficiente entre ellas; ya no necesitamos la capa intermedia ni el pan adicional", dijo Jacobs.
El equipo dice que minimiza el desperdicio de energía y simplifica la estructura de la célula solar, lo que potencialmente hace que sea más barato y más fácil de producir.
"Con los tándems es crucial demostrar un proceso de fabricación tan simple como sea posible, de lo contrario, la complejidad adicional no vale la pena desde la perspectiva de los costes", dijo Jacobs. “Nuestra estructura implica un paso menos de fabricación y también tiene beneficios en rendimiento. "Ya hemos alcanzado un 24% de mejora en la eficiencia con esta nueva estructura, y hay mucho espacio para aumentar esa cifra".
La perovskita ha sido una de las grandes esperanzas de la tecnología solar de próxima generación durante algunos años, ya que empresas como Oxford PV la utilizan para alcanzar un récord mundial de eficiencia de conversión del 27,3% para una célula solar de silicio de unión única.
Uno de los problemas clave que impiden el progreso con las células solares de perovskita ha sido su estabilidad, particularmente cuando se exponen al calor y la humedad.
El equipo de investigación liderado por ANU dice que sus células en tándem se sometieron a una prueba de calor y humedad estándar de la industria, y mantuvieron ~ 89% de su producción original después de las pruebas durante más de 1.000 horas, "lo que las acerca al protocolo de aprobación ... lo que requiere el 90% eficiencia retenida".
En conclusión, el equipo dice: "Hemos demostrado dos dispositivos tándem perovskita / Si 2-T de prueba de concepto que funcionan sin una capa intermedia convencional entre sus subcélulas. Conjuntamente, nuestro trabajo destaca el potencial de los sistemas fotovoltaicos de perovskita emergentes para permitir dispositivos tándem de bajo coste y alta eficiencia a través de la integración directa con células solares de silicio relevantes y comerciales".
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