Eficiencia récord de células fotovoltaicas bajo luz láser monocromática
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19 julio, 2021

Eficiencia récord de células fotovoltaicas bajo luz láser monocromática

Un grupo de científicos consigue la cifra más alta de eficiencia en la generación de electricidad a través de luz

Un grupo de investigadores consigue lograr la eficiencia más alta en la conversión de luz a electricidad. El hito ha sido conseguido con una célula fotovoltaica bajo luz láser monocromática.

Nuevas noticias del sector de la energía soltar fotovoltaica. Y es que un grupo de investigación perteneciente al Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE ha logrado alcanzar la eficiencia más alta hasta la fecha en la conversión de luz a electricidad. Este logro aparece publicado en la 48ª Conferencia de Especialistas Fotovoltaicos de IEEE. Se ha conseguido con una célula fotovoltaica bajo luz láser monocromática.

El proceso requirió de la utilización de una célula muy delgada de arseniuro de galio junto con un espejo conductor altamente reflectante en la parte de atrás. Así, la luz es absorbida por una estructura celular fabricada en material semiconductor (como el arseniuro de Galio). Esta luz desprende las cargas positivas y negativas, dirigidas después a los conductos frontal y posterior de la células. De esta forma, se genera la electricidad. Este efecto muestra su mayor eficacia cuando la energía de la luz incidente se ubica por encima de la banda prohibida inherente al material semiconductor. Por ello, se consiguen eficiencias muy elevadas cuando un láser monocromático (como fuente de luz) se junta con el adecuado material compuesto semiconductor.

Los datos y cifras obtenidas con el nuevo proceso de conversión de células

Este nuevo proceso de transferencia de energía se denomina energía por luz. En él, la energía del láser es enviada mediante aire o fibras ópticas a una célula fotovoltaica. Dicha célula presenta las mismas propiedades que la potencia y longitud de la onda de la luz monocromática del láser. Por otro lado, al compararla con la transmisión de energía convencional (a través de cables de cobre); resultan más beneficiosos en aplicaciones que requieren de una fuente de alimentación aislada galvánicamente. Por ejemplo, en la protección contra rayos o explosiones, compatibilidad electromagnética o transmisión de energía completamente inalámbrica.

El grupo de investigadores de la Fraunhofer ISE ha conseguido una eficiencia de conversión del 68,9% para una célula fotovoltaica semiconductora III-V basada en arseniuro de galio expuesta a luz láser de 858 nanómetros. En consecuencia, obtenemos la eficiencia más alta hasta la fecha en conversión de luz a electricidad. El procedimiento emplea una tecnología de finas capas de células solares. Estas células se cultivan sobre un sustrato de arseniuro de galio que después se elimina. En adición, se implanta un espejo conductor altamente reflectante a la superficie posterior de la estructura semiconductora restante.

Henning Helmers, jefe del equipo de investigación del Franhufer ISE, afirma que este proceso consigue dos ventajas principales: “En primer lugar, los fotones quedan atrapados en la célula y la absorción se maximiza para las energías de fotones cercanas a la banda prohibida, lo que minimiza simultáneamente las pérdidas por termalización y transmisión, haciendo que la célula sea más eficiente. En segundo lugar, los fotones generados internamente por recombinación radiativa quedan atrapados y se reciclan de manera efectiva. Esto prolonga la vida útil efectiva de la portadora y, por lo tanto, aumenta adicionalmente el voltaje”

Photón Renovables, empresa comprometida con la innovación en energía solar fotovoltaica

En Photón Renovables nos hacemos eco de las noticias más relevantes del sector fotovoltaico. Estamos siempre al tanto de las últimas innovaciones en materiales y procesos que permitan seguir desarrollando unas energías más eficientes y renovables. Esperamos que todas estas tecnologías puedan implantarse pronto a nivel industrial.

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