25 septiembre 2008

Se alcanza un nuevo record de eficiencia en las células solares

Según informa ScienceDaily, el instituto Fraunhofer de Alemania acaba de conseguir un nuevo record de eficiencia en las células solares, alcanzándose por primera vez el 39,7 %. De esta forma se vuelve a conseguir batir en Europa el record de eficiencia de esta tecnología, que también había sido logrado por el mismo instituto en el 37,6 %. Las células solares multi-unión se utilizan en la tecnología de concentradores fotovoltaicos destinados a estaciones plantas de generación de energía solar.
Según el jefe del equipo de investigación, Frank Dimroth, el incremento en la eficiencia se ha obtenido mejorando las superficies de contacto de las células solares. Como resultado, usando las mismas estructuras de semiconductores, puede alcanzarse una mayor eficiencia al convertir la luz del sol en electricidad.

Veamos con un poquito de detalle cómo funciona esta tecnología

Para su utilización en los sistemas de concentración fotovoltaicos, la eficiencia óptima de las células solares multi-unión debe alcanzarse con un factor de concentración de la luz solar de 300 – 600. La metalización del lado frontal hace la marca la principal diferencia entre los distintos factores de concentración. En la malla frontal la corriente es conducida a través de una red de minúsculos conductores desde el medio de la célula solar al borde, donde es recogida por un alambre de oro de 50 La estructura de esta red metálica es decisiva, Particularmente bajo la luz del sol concentrada. Por un lado, los conductores metálicos deben ser lo bastante grandes como para transportar, con baja resistencia, las grandes corrientes que se generan por la luz concentrada. Por otro, los conductores deben ser tan pequeños como sea posible ya que la luz del sol no puede penetrar a través del metal, por lo que el área de la célula cubierta por metal no puede aprovecharse para la conversión eléctrica.

Hacia el aprovechamiento de TODO el espectro solar

Durante los dos últimos años, Fraunhofer ISE ha estado trabajando en un nuevo programa destinado al cálculo teórico de las estructuras de contacto óptimas. Este proyecto se denomina Fullspectrum y tiene como objetivo conseguir una mejor explotación de todo el espectro solar, para lo cual se aplican conceptos desarrollados en el campo teórico pero aún no probados en aplicaciones experimentales. Objetivos más específicos del proyecto son:

  1. Células multi-unión III-V (MJC).
  2. Convertidores termofotovoltaicos solares (TPV).
  3. Materiales (IB) y células de banda intermedia (IBC).
  4. Conceptos a nivel molecular para la utilización completa del espectro solar.
  5. Tecnologías de fabricación para nuevos conceptos.

La tecnología MJC se dirige hacia conseguir un 40 % de eficiencia y será desarrollada usando sustratos de bajo coste y alta concentración (por encima de 1000 suns). TPV es un concepto de límite superior de la eficiencia teórica como consecuencia de que toda la energía de los fotones se usa en el proceso de calentamiento y debido aque los fotones no usados pueden volver al emisor, y por lo tanto calentarlo.

Palabras clave: Multi-junction solar cell, photovoltaic concentrator technology, MJC technology

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