Científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EEUU han desarrollado una nueva célula solar de perovskita bifacial con mayores rendimientos que las ya existentes y a costos generales más bajos.
Los resultados de su investigación, financiada por la Oficina de Tecnologías de Energía Solar del Departamento de Energía de Estados Unidos, han sido publicados por la revista especialiazada ‘Joule’ y difundidos por ‘Science Direct’.
La naturaleza dual de una celda solar bifacial permite capturar la luz solar por ambos lados. Es decir, la que llega directamente a la parte frontal y la que se refleja en su cara posterior.
Las investigaciones anteriores sobre células solares de perovskita bifaciales habían dado como resultado dispositivos considerados inadecuados en comparación con las células monofaciales, que tienen un récord actual del 26% de eficiencia. Pero esta investigación podría cambiar la tendencia.
“Esta célula de perovskita puede funcionar muy eficazmente por cualquiera de los dos lados”, explica Kai Zhu, científico del NREL y autor principal del artículo, titulado ‘Highly efficient bifacial single-junction perovskite solar cells’.
Mayor eficiencia por las dos caras
Según explican estos investigadores, lo ideal sería que una célula bifacial tuviera una eficiencia en la cara frontal cercana a la de la célula monofacial de mejor rendimiento y una eficiencia similar en la cara posterior.
A partir de esta idea, lograron fabricar una célula solar en la que la eficiencia bajo iluminación desde ambos lados es muy parecida. “La eficiencia medida en laboratorio de la iluminación frontal superó el 23%. Con la iluminación posterior, la eficiencia era de entre el 91% y el 93% de la frontal”, comunica el Laboratorio, gestionado por la Alliance for Sustainable Energy.
El grosor necesario
Antes de construir la célula, los investigadores se basaron en simulaciones ópticas y eléctricas para determinar el grosor necesario. La capa de perovskita de la parte delantera de la célula tenía que ser lo bastante gruesa para absorber la mayoría de los fotones de una determinada parte del espectro solar, pero sin bloquearlos.
En la parte posterior de la célula, el equipo tuvo que determinar el grosor ideal del electrodo trasero para minimizar la pérdida resistiva.
Según Zhu, las simulaciones guiaron el diseño de la célula bifacial, y sin esa ayuda los investigadores habrían tenido que producir experimentalmente célula tras célula para determinar el grosor ideal. Descubrieron que el grosor ideal de una capa de perovskita es de unos 850 nanómetros. En comparación, un cabello humano mide aproximadamente 70.000 nanómetros.
Pruebas con simuladores solares
Para evaluar la eficiencia obtenida mediante iluminación bifacial, los investigadores colocaron la célula entre dos simuladores solares. La luz directa se dirigía a la cara frontal, mientras que la posterior recibía luz reflejada. La eficiencia de la célula aumentaba a medida que se incrementaba la proporción de luz reflejada respecto a la iluminación frontal.
Aunque los investigadores calculan que la fabricación de un módulo solar de perovskita bifacial costaría más que la de un módulo monofacial, con el tiempo los módulos bifaciales podrían acabar siendo mejores inversiones financieras porque generan entre un 10% y un 20% más de energía.
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