Desarrollan un electrodo transparente que aumenta la eficiencia de las células solares

Investigadores de Ciencia e Ingeniería de Materiales en Penn State (The Pennsylvania State University), Estados Unidos, han desarrollado nuevos electrodos metálicos ultrafinos útiles para crear células solares de perovskita transparentes, que destacan por ser altamente eficientes y por permitir su acoplamiento con células de silicio tradicionales, mejorando en gran medida el rendimiento.

Esta investigación, cuyos hallazgos han sido publicados en la revista Nano Energy, representaría un enorme paso adelante hacia el desarrollo de células solares completamente transparentes, que, en un futuro, podrían ser instaladas en las ventanas de los hogares y edificios de oficinas para la generación de electricidad a partir de la luz solar que, de otro modo, acabaría perdiéndose.

Las células solares tradicionales están fabricadas con silicio, pero los investigadores consideran que se están acercando a los límites de la tecnología para conseguir crear células solares muchísimo más eficientes. En el caso de las células de perovskita, por ejemplo, proporcionan una alternativa prometedora, de manera que, apilarlas sobre células tradicionales, permitiría crear dispositivos en tándem muchísimo más eficientes.

¿Cómo son las células solares de perovskita desarrolladas por el equipo?

En una ocasión anterior, el mismo grupo de científicos demostró que es posible fabricar electrodos a partir de unas capas atómicas de oro muy finas, con una alta conductividad eléctrica, y sin interferir con la capacidad de la célula para absorber la luz solar.

En esta ocasión, la célula solar de perovskita desarrollada por el equipo ha alcanzado un 19,8% de eficiencia, alcanzando un récord para una célula solar semitransparente. Pero los expertos decidieron hacer más pruebas y lo combinaron con una celda solar tradicional de silicio. Este dispositivo en tándem consiguió una eficiencia del 28,3%, frente al 23,3% que alcanza la celda de silicio de forma individual. ¿El resultado? Una mejora del 5% en la eficiencia, algo que, según los expertos, “es enorme”.

Como manifiestan los científicos, “esto significa que está convirtiendo aproximadamente 50 vatios más de luz solar por cada metro cuadrado de material de células solares”. En este sentido, “las granjas solares pueden constar de miles de módulos, por lo que eso suma mucha electricidad, y es un gran avance”.

El equipo, de hecho, ha descubierto que, el cromo, utilizado como capa, ofreció la posibilidad que el oro se formara en la parte superior en una capa ultrafina continua, con buenas propiedades para conducir la electricidad.

En este caso, las células solares de perovskita se encuentran compuestas por un total de cinco capas y otros materiales probados, como capas degradadas de las células o electrodos transparentes dañados.

A su vez, encontraron que las células solares fabricadas con electrodos de oro son estables, además de mantener altas eficiencias a lo largo del tiempo (al menos, en las pruebas de laboratorio).

Referencia: Dong Yang et al, 28.3%-efficiency perovskite/silicon tandem solar cell by optimal transparent electrode for high efficient semitransparent top cell, Nano Energy (2021). DOI: 10.1016/j.nanoen.2021.105934