Nuevo diseño para lograr células solares de silicio con una eficiencia superior al 26 por ciento

Hoy en día no hay forma más barata de generar electricidad que con el Sol. Actualmente se están construyendo centrales eléctricas en lugares soleados que suministrarán electricidad solar por menos de dos céntimos de euro por kilovatio hora. Las células solares a base de silicio cristalino disponibles en el mercado logran eficiencias energéticas bastante altas, de hasta el 23%. Gracias a ello, tienen una cuota de mercado mundial de alrededor del 95 por ciento. Con eficiencias aún mayores, de más del 26%, los costes podrían bajar aún más.

Un grupo internacional de trabajo, dirigido por especialistas del Instituto Jülich de Energía e Investigación Climática en Alemania, planea ahora alcanzar este objetivo con un material transparente y nanoestructurado para la parte frontal de las células solares y otros rasgos innovadores de diseño.

Las células solares de silicio se han ido perfeccionando a lo largo de las últimas décadas y ya han alcanzado un nivel de desarrollo muy elevado. Sin embargo, tras la absorción de la luz solar y la generación fotovoltaica de portadores de carga eléctrica, sigue produciéndose el molesto efecto de la recombinación. En este proceso, los portadores de carga negativos y los positivos, que ya se han generado, se combinan y se anulan entre sí antes de que puedan utilizarse para el flujo de electricidad solar. Este efecto puede contrarrestarse con materiales que tienen una propiedad especial: la pasivación.

Las capas nanoestructuradas diseñadas por el equipo de Malte Köhler, del Instituto Jülich de Energía e Investigación Climática, ofrecen precisamente esta deseada pasivación. Además, gracias a la adecuada combinación de componentes, se ofrece transparencia y una alta conductividad eléctrica.

Un primer prototipo de esta nueva célula solar alcanzó una alta eficiencia de casi el 24 por ciento en el laboratorio. Y las simulaciones llevadas a cabo han demostrado que son posibles eficiencias de más del 26 por ciento con la nueva tecnología.

Cuatro de las nuevas células solares, en una versión cuyo tamaño es idóneo para realizar pruebas en el laboratorio. (Foto: Forschungszentrum Jülich)

Para fabricar estas nuevas células solares, los investigadores depositaron, sobre una fina capa de dióxido de silicio, una doble capa de diminutos nanocristales piramidales de carburo de silicio, aplicada a dos temperaturas diferentes. Después, una capa transparente de óxido de estaño e indio. Todas las técnicas utilizadas en el proceso de fabricación pueden integrarse con relativa rapidez en la producción en serie.

El equipo de Köhler ha publicado los detalles técnicos de las nuevas células solares en la revista académica Nature Energy, con el título “A silicon carbide-based highly transparent passivating contact for crystalline silicon solar cells approaching efficiencies of 24%”. (Fuente: NCYT de Amazings)