Un equipo de investigadores entre los que se incluyen expertos de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, en Países Bajos, ha sumado fuerzas para alcanzar uno de los grandes retos de las instalaciones fotovoltaicas: ganar eficiencia. Y no les ha ido mal en el intento. El organismo holandés asegura que han logrado romper la barrera de eficiencia de las células solares del 30% con un dispositivo en “tándem”, conocido así por combinar las basadas en silicio y perovskita.
Se trata de un anuncio muy importante para el sector. La capacidad de conversión de energía es una de las claves de la tecnología fotovoltaica y pieza fundamental para facilitar su implantación: a mayor eficiencia, mayor capacidad para generar más energía utilizando la misma superficie con un coste menor.
A comienzos de 2021, Ignacio Mártil de la Plaza, catedrático en la Universidad Complutense, apuntaba cómo al juntarse en un tándem con el silicio las perovskitas eran capaces de alcanzar una eficiencia que rondaba el 30%. Por esas mismas fechas Oxford Photovoltaics señalaba de hecho un porcentaje del 29,52% con una célula de tamaño comercial, de 15×15 centímetros. La mayoría de paneles solares comerciales presentan una eficiencia que, precisa Solarnub, ronda el 22%.
La universidad de Eindhoven y la firma Solliance, con sede también en Holanda, aseguran que “por primera vez” han conseguido que un dispositivo tándem de perovskita y silicio de cuatro terminales supere la barrera del 30%. “Hemos unido fuerzas para impulsar aún más la eficiencia de conversión de las células solares en tándem más allá de los límites de los módulos fotovoltaicos comerciales actuales”, señalan ambos organismos, que detallan que en el proyecto se han embarcado otros protagonistas, como TNO, institución dedicada al impulso de la investigación aplicada.
“Una eficiencia así permite mayor potencia por metro cuadrado y menor coste por kWh. El resultado se ha logrado mediante la combinación de la emergente célula solar de perovskita con tecnologías de células solares de silicio convencionales. La celda de perovskita que presenta contactos transparentes y forma parte de la pila en tándem se certificó de forma independiente”.
“Los dispositivos en tándem pueden alcanzar eficiencias más altas que las células solares de unión única debido a una mejor utilización del espectro solar. Los tándems emergentes actuales combinan tecnología de silicio comercial para el dispositivo inferior con tecnología de perovskita”, abundan.
La clave estaría en la capacidad de esta tecnología, fundamental en el desarrollo fotovoltaico, para la conversión de la luz ultravioleta y visible y su transparencia a la infrarroja. Al tratarse de dispositivos de cuatro terminales (4T), las celdas superior e inferior funcionan de forma independiente.
En Países Bajos y Bélgica los investigadores han logrado mejorar en un 19,7% la eficiencia de las células de perovskita semitransparentes con un área de 3×3 mm2. “Este tipo de celda solar presenta un contacto posterior muy transparente que permite que más del 93% de la luz infrarroja cercana llegue al dispositivo inferior. El rendimiento se logró mediante la optimización de todas las capas de las células solares de perovskita semitransparentes”, detalla Mehrdad Najafi, de TNO. Combinado con el dispositivo de silicio, de 20×20 mm2, el tándem 4T ofrece una eficiencia del 30,1%.
En Eindhoven insisten en las ventajas de la celda de perovskita altamente transparente con otras tecnologías basadas en silicio. Gracias a otras pruebas, abundan, han podido comprobar su potencial y flexibilidad para combinarlas con tecnologías que ya se están comercializando.
“Ahora conocemos los ingredientes y podemos controlar las capas que se necesitan para lograr una eficiencia superior al 30%. Una vez combinados con la experiencia en escalabilidad y el conocimiento acumulado en los últimos años podemos enfocarnos con nuestros socios industriales para llevar esta tecnología a la producción en masa”, señala la profesora Gianluca Coletti, de TNO.
