Células solares tridimensionales de película delgada de silicio con un mayor potencial de eficiencia

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Las células solares de película delgada sin un bloque de silicio añadido son la nueva creación de un grupo de investigadores y agentes industriales checos y suizos que han colaborado para lograr un producto que podría poseer una eficiencia superior a la habitual en esta tecnología.
 
El estudio recibió fondos del proyecto N2P (‘Tecnologías y equipo de producción flexibles basados en procesamiento de plasma a presión atmosférica para superficies nanoestructuradas tridimensionales’), financiado a su vez mediante el tema ‘Nanociencias, nanotecnologías, materiales y nuevas tecnologías de producción’ (NMP) del Séptimo Programa Marco (7PM) de la Unión Europea. El diseño se ha presentado en la revista Applied Physics Letters.
 
Investigadores de la Academia de Ciencias de la República Checa y expertos del grupo suizo Oerlikon Solar Lab trabajaron en el desarrollo de una solución que se pueda utilizar en un futuro en la producción industrial de paneles solares de alto rendimiento y bajo coste a partir de materias primas en bruto. Según el equipo, esta solución podría basarse en células solares de silicio amorfo y células tándem de silicio microcristalino; con ellas se obtiene energía con una eficiencia mucho mayor.
 
No obstante, Milan Vanecek, director del grupo de fotovoltaica del Instituto de Física de Praga, señaló una desventaja de estas células: la eficiencia estable del panel no es tan elevada como la eficiencia generada mediante la tecnología actual de obleas de silicio cristalino.
 
“Para aumentar la estabilidad de las células de silicio amorfo y microcristalino es necesario que sean muy delgadas debido al ajustado espacio entre los contactos eléctricos. La absorción óptica resultante tampoco es suficiente”, aclaró el Dr. Vanecek. “Son prácticamente objetos planares. El silicio amorfo posee un grosor de entre 200 y 300 nanómetros, mientras que el microcristalino es mayor a un micrómetro”.
 
Este diseño sofisticado, no obstante, está centrado en células ópticamente gruesas que son “fuertemente absorbentes”, siendo fija la distancia entre electrodos.
 
“Nuestro diseño tridimensional de células solares se basa en la tecnología, robusta y madura, de deposición de absorbente mediante deposición química de vapor mejorada por plasma, una tecnología ya utilizada en electrónica de silicio amorfo que se utiliza para la fabricación de pantallas de cristal líquido”, indicó el investigador checo. “Sólo hemos añadido un substrato nanoestructurado nuevo para la deposición de la célula solar”.
 
Los investigadores explican que el sustrato nanoestructurado contiene nanocolumnas de óxido de cinc (ZnO) o un panal de microaberturas o nanoaberturas grabadas en la capa de óxido conductor transparente. El equipo ha bautizado este último diseño como «queso suizo».
 
“Este último método es útil en la deposición de células solares”, aseguró la Dra. Vanecek. “Se calcula que el potencial de estas eficiencias es similar al de las células solares de oblea multicristalina actuales, predominantes en la producción industrial de células solares moderna. El coste significativamente menor de los paneles microcristalinos amorfos, que poseen la misma eficiencia que los paneles de silicio multicristalino (entre 12 % y 16 %), podría favorecer en gran medida su producción a escala industrial”.
 
El equipo informa que continuará su trabajo de cara a seguir optimizando y aumentando la eficiencia de este diseño.
 
(Fuente: Cordis)