los edificios de 'energía cero', que generan tanta energía como consumen, ahora están mucho más cerca después de que un equipo de la Universidad de Nueva Gales del Sur de Australia logró la mayor eficiencia del mundo utilizando células solares flexibles que no son tóxicas y barataspara hacer.
Hasta ahora, la promesa de edificios de `` energía cero '' se había retrasado por dos obstáculos: el costo de las células solares de película delgada utilizadas en fachadas, techos y ventanas, y el hecho de que están hechas de escasosy materiales altamente tóxicos.
Eso está a punto de cambiar: el equipo de UNSW, liderado por el Dr. Xiaojing Hao del Centro Australiano de Fotovoltaica Avanzada en la Escuela de Ingeniería de Energía Renovable y Fotovoltaica de UNSW, ha logrado la calificación de eficiencia más alta del mundo para un solar de película delgada de tamaño completocelda usando una tecnología competitiva de película delgada, conocida como CZTS.
NREL, el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU., Confirmó que este mundo tiene una eficiencia del 7,6% en 1 cm 2 área CZTS celular este mes.
A diferencia de sus competidores de película delgada, las células CZTS están hechas de abundantes materiales: cobre, zinc, estaño y azufre.
Y CZTS no tiene ninguno de los problemas de toxicidad de sus dos rivales de película delgada, conocidos como CdTe teluro de cadmio y CIGS seleniuro de cobre, indio, galio. El cadmio y el selenio son tóxicos incluso en pequeñas dosis, mientras que el teluroe indio son extremadamente raros.
"Este es el primer paso en el camino de CZTS más allá del 20% de eficiencia, y marca un hito en su viaje del laboratorio al producto comercial", dijo Hao, nombrada una de las 20 estrellas en ascenso de la UNSW el año pasado. "Todavía hay unse necesita mucho trabajo para ponerse al día con CdTe y CIGS, tanto en eficiencia como en tamaño de celda, pero estamos en camino ".
"Además de que sus elementos son más comunes y ambientalmente benignos, estamos interesados en estas células CZTS de banda ancha superior por dos razones", dijo el profesor Martin Green, mentor del Dr. Hao y pionero mundial de la investigación fotovoltaica que se remonta 40años.
"Se pueden depositar directamente sobre materiales como capas delgadas que son 50 veces más delgadas que un cabello humano, por lo que no es necesario fabricar células de 'oblea' de silicio e interconectarlas por separado", agregó. "También responden mejor que el silicioa longitudes de onda azules de luz, y se pueden apilar como una película delgada en la parte superior de las celdas de silicio para finalmente mejorar el rendimiento general "
Al poder depositar células solares CZTS en varias superficies, el equipo de Hao cree que esto las coloca firmemente en el camino para hacer células fotovoltaicas de película delgada que pueden ser rígidas o flexibles, y duraderas y lo suficientemente baratas como para integrarse ampliamente en edificios paragenerar electricidad a partir de la luz solar que golpea estructuras como vidrios, fachadas, tejas y ventanas.
Sin embargo, debido a que CZTS es más barato, y más fácil de llevar del laboratorio a la comercialización que otras células solares de película delgada, dado el método de fabricación comercializado ya disponible, es probable que las aplicaciones sean aún más pronto. UNSW está colaborando con varias grandes empresas interesadasdesarrollar aplicaciones mucho antes de que alcance el 20% de eficiencia, probablemente, dice Hao, en los próximos años.
"Estoy tranquilamente seguro de que podemos superar los desafíos técnicos para aumentar aún más la eficiencia de las células CZTS, porque hay muchos trucos que hemos aprendido en los últimos 30 años para impulsar CdTe y CIGS e incluso las células de silicio, peroque no se han aplicado a CZTS ", dijo Hao.
Actualmente, las células fotovoltaicas de película delgada como CdTe se usan principalmente en grandes granjas de energía solar, ya que la toxicidad del cadmio las hace inadecuadas para sistemas residenciales, mientras que las células CIGS se usan más comúnmente en Japón en los tejados.
First Solar, un gigante de US $ 5 mil millones que se especializa en sistemas fotovoltaicos a gran escala, depende completamente de CdTe; mientras que CIGS es la tecnología preferida de Hanergy de China, la compañía de energía solar de película delgada más grande del mundo.
Las tecnologías de película delgada como CdTe y CIGS también son atractivas porque son físicamente flexibles, lo que aumenta el número de aplicaciones potenciales, como superficies curvas, membranas para techos o estructuras transparentes y translúcidas como ventanas y tragaluces.
Pero su toxicidad ha hecho que la industria de la construcción, consciente de su historia con el asbesto, desconfíe de usarlos. La escasez de los elementos también los vuelve poco atractivos, ya que es probable que los aumentos de precios aumenten la demanda. A pesar de esto, el mercado global paraLa denominada fotovoltaica integrada en el edificio BIPV ya está valorada en 1.600 millones de dólares.
Hao cree que la baratura, el perfil ambiental benigno y los abundantes elementos de CZTS pueden ser el desencadenante que finalmente lleva a los arquitectos y constructores a bordo a utilizar paneles solares de película delgada más ampliamente en los edificios.
Hasta ahora, la mayoría de los arquitectos han usado paneles solares convencionales hechos de silicio cristalino. Si bien estos son incluso más baratos que las células CZTS, no ofrecen la misma flexibilidad para superficies curvas y otras geometrías incómodas necesarias para integrarse fácilmente en los diseños de edificios.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nueva Gales del Sur . Original escrito por Wilson da Silva. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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