Las células solares bifaciales de perovskita apuntan a una mayor eficiencia

Según los científicos del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) del Departamento de Energía de EEUU, una célula solar de perovskita bifacial, que permite que la luz solar llegue a ambos lados del dispositivo, tiene el potencial de producir mayores rendimientos energéticos con menores costes totales.

La naturaleza dual de una célula solar bifacial permite captar la luz solar directa en la parte delantera y la luz solar reflejada en la parte trasera, lo que permite a este tipo de dispositivo superar a sus homólogos monofaciales.

"Esta célula de perovskita puede funcionar muy eficazmente desde ambos lados", afirma Kai Zhu, científico principal del Centro de Química y Nanociencia del NREL y autor principal de un nuevo artículo publicado en la revista Joule: "Highly efficient bifacial single-junction perovskite solar cells".

Las investigaciones anteriores sobre células solares de perovskita bifaciales han dado como resultado dispositivos considerados inadecuados en comparación con las células monofaciales, que tienen un récord actual del 26% de eficiencia. Según los investigadores del NREL, lo ideal sería que una célula bifacial tuviera una eficiencia en la cara frontal cercana a la de la célula monofacial de mejor rendimiento y una eficiencia similar en la cara posterior.

Los investigadores lograron fabricar una célula solar en la que la eficiencia bajo iluminación desde ambos lados es muy parecida. La eficiencia medida en laboratorio de la iluminación frontal superó el 23%. Desde la iluminación posterior, la eficiencia era de aproximadamente el 91%-93% de la frontal.

Simulaciones

Antes de construir la célula, los investigadores se basaron en simulaciones ópticas y eléctricas para determinar el grosor necesario. La capa de perovskita de la parte delantera de la célula tenía que ser lo bastante gruesa para absorber la mayoría de los fotones de una determinada parte del espectro solar, pero una capa de perovskita demasiado gruesa puede bloquear los fotones. En la parte posterior de la célula, el equipo del NREL tuvo que determinar el grosor ideal del electrodo trasero para minimizar las pérdidas resistivas.

Según Zhu, las simulaciones guiaron el diseño de la célula bifacial, y sin esa ayuda los investigadores habrían tenido que producir experimentalmente célula tras célula para determinar el grosor ideal. Descubrieron que el grosor ideal de una capa de perovskita es de unos 850 nanómetros. En comparación, un cabello humano mide aproximadamente 70.000 nanómetros.

Para evaluar la eficiencia obtenida mediante iluminación bifacial, los investigadores colocaron la célula entre dos simuladores solares. La luz directa se dirigía a la cara frontal, mientras que la posterior recibía luz reflejada. La eficiencia de la célula aumentaba a medida que se incrementaba la proporción de luz reflejada respecto a la iluminación frontal.

Aunque los investigadores estiman que la fabricación de un módulo solar de perovskita bifacial costaría más que la de un módulo monofacial, con el tiempo los módulos bifaciales podrían acabar siendo mejores inversiones financieras porque generan entre un 10% y un 20% más de energía.