Una nueva configuración de celda solar desarrollada por ingenieros de la Universidad de Nueva Gales del Sur ha llevado la eficiencia de conversión de luz solar a electricidad al 34,5%, estableciendo un nuevo récord mundial de luz solar desenfocada y acercándose a los límites teóricos para tal dispositivo.
El récord lo establecieron el Dr. Mark Keevers y el profesor Martin Green, investigador principal y director, respectivamente, del Centro Australiano de Energía Fotovoltaica Avanzada de la UNSW, utilizando una cámara de 28 cm 2 minimódulo de cuatro uniones, incrustado en un prisma, que extrae la máxima energía de la luz solar. Lo hace dividiendo los rayos entrantes en cuatro bandas, utilizando un receptor híbrido de cuatro uniones para extraer aún más electricidad de cadarayo de sol.
El nuevo resultado de UNSW, confirmado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU., Es casi un 44% mejor que el récord anterior, realizado por Alta Devices de EE. UU., Que alcanzó un 24% de eficiencia, pero en una superficie mayor de 800 cm 2 .
"Este resultado alentador muestra que aún quedan avances en la investigación de la energía fotovoltaica para hacer que las células solares sean aún más eficientes", dijo Keevers. Extraer más energía de cada rayo de luz solar es fundamental para reducir el costo de la electricidad generada por las células solares.ya que reduce la inversión necesaria y ofrece una amortización más rápida ".
El resultado fue obtenido por el mismo equipo de UNSW que estableció un récord mundial en 2014, logrando una tasa de conversión de electricidad de más del 40% mediante el uso de espejos para concentrar la luz, una técnica conocida como CPV concentrador fotovoltaico, y luegodividiendo de manera similar varias longitudes de onda. El nuevo resultado, sin embargo, se logró usando luz solar normal sin concentradores.
"Lo que es notable es que no se había esperado este nivel de eficiencia durante muchos años", dijo Green, un pionero que ha liderado el campo durante gran parte de sus 40 años en la UNSW. "Un estudio reciente realizado por el grupo de expertos Agora Energiewende de Alemaniaun objetivo agresivo de 35% de eficiencia para 2050 para un módulo que utiliza luz solar no concentrada, como las estándar en las casas familiares.
"Así que las cosas se están moviendo más rápido en la eficiencia de las células solares de lo que esperaban muchos expertos, y eso es una buena noticia para la energía solar", agregó. "Pero debemos mantener el ritmo de la investigación fotovoltaica en Australia para asegurarnos de que no solo aprovechamostremendos resultados, pero continúan trayendo beneficios a Australia ".
La investigación de Australia en energía fotovoltaica ya ha generado beneficios de flujo de más de $ 8 mil millones para el país, dijo Green. Solo las ganancias en eficiencia, que son posibles gracias a las células PERC de la UNSW, se pronostican para ahorrar $ 750 millones en generación de electricidad doméstica en los próximos años.Las células PERC se inventaron en la UNSW y ahora se están convirtiendo en el estándar comercial a nivel mundial.
El mini-módulo UNSW que establece récords combina una celda de silicio en una cara de un prisma de vidrio, con una celda solar de triple unión en la otra.
La celda de triple unión apunta a bandas discretas de la luz solar entrante, utilizando una combinación de tres capas: indio-galio-fosfuro; indio-galio-arseniuro; y germanio. A medida que la luz solar pasa a través de cada capa, cada unión extrae energíaen su longitud de onda más eficiente, mientras que la parte no utilizada de la luz pasa a la siguiente capa, y así sucesivamente.
Parte de la banda infrarroja de la luz solar entrante, no utilizada por la celda de triple unión, se filtra y rebota en la celda de silicio, extrayendo así casi toda la energía de cada rayo de luz solar que incide en el minimódulo.
El resultado del 34,5% con los 28 cm 2 el mini-módulo ya es un récord mundial, pero se amplía a 800 cm más grandes 2 - por lo tanto, saltar más allá del 24% de Alta Devices - está al alcance de la mano. "Habrá alguna pérdida marginal de interconexión en la ampliación, pero estamos tan por delante que es completamente factible", dijo Keevers.Se cree que el límite teórico para un dispositivo de cuatro uniones de este tipo es del 53%, lo que sitúa el resultado de UNSW en dos tercios del camino.
Es poco probable que las células solares de múltiples uniones de este tipo lleguen pronto a los tejados de hogares y oficinas, ya que requieren más esfuerzo de fabricación y, por lo tanto, cuestan más que las células de silicio cristalino estándar con una sola unión. Pero el equipo de UNSWestá trabajando en nuevas técnicas para reducir la complejidad de la fabricación y crear celdas de unión múltiple más baratas.
Sin embargo, el enfoque de división del espectro es perfecto para las torres solares, como las que está desarrollando RayGen Resources de Australia, que utilizan espejos para concentrar la luz solar que luego se convierte directamente en electricidad.
La investigación cuenta con el apoyo de una subvención de 1,4 millones de dólares de la Agencia Australiana de Energías Renovables ARENA, cuyo director ejecutivo, Ivor Frischknecht, dijo que el logro demostró la importancia de apoyar las tecnologías de energía renovable en etapa inicial.
"Australia ya supera su peso en I + D solar y es reconocida como líder mundial en innovación solar", dijo Frischknecht. "Estas fundaciones en etapa inicial hacen cada vez más posible que Australia devuelva dividendos solares aquí en casa y en los mercados de exportación- y no hay razón para creer que no se puedan lograr los mismos resultados con esta tecnología sin precedentes ".
Señaló que el equipo de UNSW está trabajando con otra empresa respaldada por ARENA, RayGen, para explorar cómo se podría implementar el receptor avanzado en plantas de energía solar fotovoltaica concentrada.
"Con el apoyo adecuado, la I + D líder mundial de Australia está bien posicionada para traducirse en ganancias de eficiencia para los hogares a través del despliegue continuo de proyectos solares en azoteas y solares a escala de servicios públicos, como los que está avanzando ARENA a través de sus actuales $ 100 millones"A largo plazo, es probable que estas tecnologías innovadoras ocupen menos espacio en nuestros tejados y en nuestros campos", añadió.
Otros socios de investigación que trabajan con UNSW incluyen Trina Solar, un fabricante de módulos fotovoltaicos y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nueva Gales del Sur . Original escrito por Wilson da Silva. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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