Tecnología china mejora eficiencia de células solares a 33% con mayor durabilidad

Un grupo de científicos en China ha creado una técnica de pasivación dirigida que mejora notablemente el rendimiento de las células solares tándem de perovskita y silicio. Este avance podría superar un obstáculo clave para la viabilidad comercial de estos paneles solares.

Las células solares tándem de próxima generación combinan una célula de perovskita sobre una célula convencional de silicio, lo que permite captar un espectro solar más amplio y alcanzar eficiencias superiores a las células de silicio por sí solas.

La fórmula innovadora para células solares en China

Los investigadores centraron su técnica en reducir las fugas eléctricas causadas por una deposición irregular de la capa de perovskita sobre sustratos industriales de silicio.

Estas células tándem apilan una célula superior de perovskita, que absorbe eficazmente fotones de alta energía, sobre una célula inferior de silicio optimizada para luz de menor energía.

En teoría, esta configuración puede superar los límites de eficiencia de las células de silicio de unión simple, lo que podría conducir a células solares más ligeras y potentes, facilitando su difusión y accesibilidad.

Las obleas de silicio industriales usadas en células solares suelen tener superficies con textura piramidal para disminuir la reflexión y mejorar la absorción de luz. Aunque esto es efectivo para las células de silicio tradicionales, dificulta la aplicación uniforme de la capa de perovskita, generando defectos que provocan fugas localizadas de corriente, lo que reduce la eficiencia y estabilidad general.

Los científicos del Instituto de Tecnología y Materiales de Ningbo (NIMTE), adscrito a la Academia China de Ciencias, junto con colegas de la Universidad de Soochow y la Universidad de Taizhou en la provincia de Jiangsu, diseñaron una estrategia de pasivación selectiva en las cimas para resolver este problema.

Utilizaron nanoesferas de poliestireno como plantilla para aplicar una fina capa aislante de óxido de aluminio específicamente en las puntas de las pirámides de silicio. Esta técnica bloquea las vías de fuga sin afectar la mayor parte de la superficie necesaria para el transporte eficaz de carga.

Una estrategia sencilla para mayor eficiencia

Para evaluar su método, el equipo empleó un dispositivo con un área activa de aproximadamente un centímetro cuadrado, logrando una eficiencia de conversión de energía cercana al 33%. Durante las pruebas, la célula mantuvo alrededor del 90% de su eficiencia inicial tras 1,000 horas de operación continua, lo que indica una estabilidad operativa sólida.

“Esta estrategia es simple y compatible con las líneas de producción industrial existentes, acercando las células solares tándem de perovskita y silicio a aplicaciones comerciales”, afirmó Ye Jichun, autor correspondiente del estudio, según un reporte de medios estatales.

La industria solar global busca métodos que permitan superar la eficiencia típica del 22-24% que ofrecen los módulos de silicio producidos en masa.

Las arquitecturas tándem son una de las vías más prometedoras, pero su escalado ha sido difícil debido a problemas en la interfaz y la deposición sobre sustratos texturizados.

Al concentrar la pasivación solo en las zonas con defectos más críticos, el nuevo método evita las pérdidas de rendimiento habituales en tratamientos superficiales más amplios. Su compatibilidad con procesos de fabricación ya establecidos podría acelerar su adopción y reducir costos en instalaciones solares de gran escala, en techos y aplicaciones especializadas.

Aunque los resultados en laboratorio son alentadores, será necesario continuar con investigaciones para validar el desempeño en escalas mayores y bajo condiciones ambientales diversas.