Eficiencia del 47,1% para una célula fotovoltaica de heterounión

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El NREL (Laboratorio Nacional de Energías Renovables, que podría traducirse como laboratorio nacional de energías renovables) anuncia que ha conseguido un rendimiento del 47,1% gracias a una célula fotovoltaica de seis uniones bajo luz concentrada. Este es el valor más alto jamás observado en tales condiciones.

El desempeño de Soitec superó

El récord anterior lo ostentaba anteriormente Soitec. En colaboración con CEA-Leti y el Instituto Fraunhofer ISE, había alcanzado el notable valor del 46% de la radiación solar convertida en electricidad el 1 de diciembre de 2014. Prueba de la seriedad de este dato y su impacto internacional, este valor fue certificado por el instituto japonés AIST (Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada).

También cabe señalar que la empresa Soitec es un habitual en este tipo de experiencias. Desde 2013 ya ostentaba el anterior récord mundial, con una tasa de conversión fijada en el 44,7%. Por lo tanto, habrán tardado poco más de doce meses en hacer retroceder aún más estos límites. Desafortunadamente, las decisiones estratégicas vinieron a frenar esta hermosa dinámica. Soitec anunció el cierre de esta actividad a principios de 2015. Tal decisión tuvo que tomar para hacer frente al cierre e incluso a la cancelación de grandes proyectos destinados al despliegue de centrales eléctricas. Desde entonces, la empresa ha optado por reorganizar estas actividades en torno a la electrónica de consumo y la producción de materiales que reducen el consumo energético de los chips, aumentando su velocidad de procesamiento de la información y cumpliendo los requisitos de la banda ancha.

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Una nueva estructura

Para lograr un rendimiento del 47,1% (es decir, un 1,1% más que el récord de Soitec), el NREL se basó en una celda de seis uniones bajo una concentración de 143 soles. Esta unidad de medida representa 100 mW en un área de un centímetro cuadrado. La luz concentrada es entonces equivalente a 143 veces la irradiancia del sol. A modo de comparación, también debe saber que una variante de esta misma celda sin ninguna concentración (es decir, 1 sol) mostró un rendimiento del 39,2%.

Llamamos unión la subcélula responsable de absorber fotones incluso en bandas de diferentes longitudes de onda. Están apilados uno encima del otro dentro de la estructura. Esta elección tecnológica limitará las pérdidas de energía al tiempo que aumentará las capacidades de absorción del espectro de luz en comparación con las células de silicio equipadas con una sola unión. La celda de seis uniones desarrollada por NREL también está hecha de semiconductores de tipo III-V, capaces de capturar luz de solo unas pocas micras de espesor.

A pesar de todo, hay que reconocer que estas audaces elecciones tecnológicas han hecho estallar los costes de producción de la célula. Si se pueden contemplar aplicaciones en el campo de la investigación espacial, este coste adicional impedirá necesariamente su despliegue en otros campos. Sin embargo, existen soluciones, como el uso de un dispositivo de concentración de luz o la reducción de la cantidad de materiales. Según los especialistas, ¡estas opciones permitirían dividir los precios por cien o incluso por mil!

¿Un récord que pronto se batirá?

Además de una próxima reducción en los costos de fabricación, los expertos también confían en que pronto se superará el rendimiento récord del 47,1%. Además, los equipos de NREL ya han indicado que esperan cruzar rápidamente la barra simbólica del 50% de conversión. Para lograr este ambicioso objetivo, los investigadores tienen varias vías, como la reducción de las barreras presentes en el interior de la célula que ralentizan el flujo de corriente. Se debe lograr una conversión del 50% en solo unos meses.

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A medio plazo, todo hace pensar que el récord se situará en torno al 60% de conversión. Algunos incluso avanzan el valor del 70% dentro de unos años. De todos modos, todos están de acuerdo en un punto. Será técnicamente imposible lograr un rendimiento perfecto (es decir, una conversión del 100%). De hecho, existen limitaciones inherentes en el diseño y los materiales utilizados que impiden lograr una conversión total y perfecta.

Pablo Ruiz