Fraunhofer ISE desarrolla la célula solar más eficiente del mundo con un rendimiento del 47,6 por ciento

Gracias a una nueva capa antirreflejo, se ha logrado aumentar la eficiencia de la mejor célula solar cuádruple hasta la fecha del 46,1 % al 47,6 %. © Fraunhofer ISE / Gracias a capas antirreflejo mejoradas, la eficiencia de la mejor célula solar de cuatro uniones hasta la fecha ha aumentado del 46,1 % al 47,6 %. © Fraunhofer ISE

Gracias a una nueva capa antirreflexiva, se ha logrado aumentar la eficiencia de la mejor célula solar cuádruple hasta la fecha, del 46,1 % al 47,6 %. © Fraunhofer ISE / Gracias a capas antirreflexivas mejoradas, la eficiencia de la mejor célula solar de cuatro uniones hasta la fecha ha aumentado del 46,1 % al 47,6 %. © Fraunhofer ISE

El rendimiento de la nueva célula solar cuádruple aumenta hasta una concentración de la luz solar de 665 y alcanza por primera vez un valor del 47,6 por ciento. © Fraunhofer ISE

La eficiencia de la nueva célula solar de cuatro uniones aumenta con la concentración hasta 665 soles, alcanzando un valor de 47,6 por ciento de eficiencia de conversión por primera vez. © Fraunhofer ISE

Eficiencia cuántica de la nueva célula solar cuádruple: La célula superior de GaInP absorbe la luz solar de onda corta en el rango visible del espectro. La luz infrarroja se convierte en las células inferiores de AlGaAs, GaInAsP y GaInAs. © Fraunhofer ISE

Eficiencia cuántica de la nueva célula solar de cuatro uniones. La sub-célula superior, hecha de GaInP, absorbe la luz de onda corta del espectro visible. La luz infrarroja se convierte en las sub-células inferiores, que están hechas de AlGaAs, GaInAsP y GaInAs respectivamente. © Fraunhofer ISE

Investigadores del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE han logrado, con la ayuda de una nueva capa antirreflejo, aumentar la eficiencia de la mejor célula solar cuádruple hasta ahora, del 46,1% al 47,6% bajo una concentración solar de 665 veces. Un hito, ya que actualmente no existe una célula solar más eficiente en el mundo. Los resultados fueron presentados en el 2º Taller Internacional de TandemPV, que actualmente se celebra en Friburgo.

Desde hace dos años, en el Fraunhofer ISE se trabaja en el ambicioso proyecto llamado »50Porciento«. Financiado por el Ministerio Federal de Economía y Protección del Clima BMWK, se busca crear por primera vez una célula solar con un rendimiento del 50 por ciento. Para ello, cada capa de las complejas células solares multijunción se optimiza aún más y se incorporan mejoras en los procesos tecnológicos en los contactos metálicos, así como capas antirreflejo mejoradas. Ahora, el equipo del proyecto ha logrado un primer avance: su última célula solar alcanza un rendimiento del 47,6 por ciento bajo luz solar concentrada.

»Estamos entusiasmados con este resultado, que solo un año después de la apertura de nuestro nuevo centro para células solares de máxima eficiencia se ha podido lograr«, dice el Dr. Frank Dimroth, director del departamento de fotovoltaica III-V y tecnología de concentradores en el Fraunhofer ISE. »Con nuestro trabajo, queremos contribuir a hacer que la fotovoltaica concentrada sea aún más eficiente y competitiva, ya que creemos que esta es la forma más sostenible de generación de energía renovable.«

La estructura de capas de la nueva célula solar fue desarrollada en 2016 en colaboración con la empresa francesa Soitec AG, diseñadora y fabricante de materiales semiconductores innovadores. Se trata de una célula solar de tandems superior compuesta por fosfuro de galio-indio (GaInP) y arsenuro de aluminio-galio (AlGaAs), que fue unida por Soitec a una célula solar de tandems inferior de arsenuro de galio-indio-fosfuro (GaInAsP) y arsenuro de galio-indio (GaInAs).

Las capas de la célula solar fueron ahora mejoradas en el Centro para Células Solares de Máxima Eficiencia del Fraunhofer ISE, con capas de contacto mejoradas y una capa antirreflejo de 4 capas. Esto reduce las pérdidas por resistencia, así como la reflexión en la parte frontal de la célula, que es sensible en un amplio rango espectral de 300 a 1780 nanómetros. Las células solares convencionales de silicio solo absorben la luz solar hasta una longitud de onda de 1200 nanómetros y, por lo tanto, no requieren una capa antirreflejo tan amplia.

Las células solares multijunción de semiconductores compuestos III-V siempre han sido algunas de las más eficientes del mundo. Alcanzan su máximo potencial cuando la luz solar se concentra mediante lentes en pequeños componentes de unos pocos milímetros cuadrados. »Las posibles aplicaciones de estas células solares de máxima eficiencia en sistemas de fotovoltaica concentrada, que contribuyen a una generación de energía eficiente en países soleados«, dice el Prof. Dr. Stefan Glunz, director del área de investigación en fotovoltaica en el Fraunhofer ISE. »Con la fotovoltaica de tandems, es posible superar los límites de las células solares simples y, en última instancia, reducir los costes de la energía solar.«