Las células solares basadas en cadmio y telurio podrían acercarse a los niveles teóricos de eficiencia debido a algunas investigaciones realizadas por investigadores del Laboratorio Nacional Oak Ridge del Departamento de Energía.
Un equipo dirigido por Jonathan Poplawsky del Centro de Ciencias de Materiales Nanofásicos utilizó técnicas avanzadas de microscopía para descubrir diferencias de eficiencia de estructuras cristalinas de varias mezclas de cadmio, teluro y selenio. De hecho, el selenio es una parte integral de la formulación que resultó enun récord mundial de eficiencia de células solares. El artículo del equipo se publica en Comunicaciones de la naturaleza .
Si bien algunas de las células solares de hoy en día usan una mezcla de cadmio y teluro para convertir la luz en electricidad, agregar la cantidad óptima de selenio en los lugares correctos podría ayudar a aumentar la eficiencia de la marca actual de aproximadamente un 22 por ciento a niveles que se acercan al límite teórico de30-33 por ciento. El truco es determinar la mejor proporción de selenio.
"Utilizando diferentes métodos de microscopía, pudimos obtener una mejor comprensión de las fases, composiciones y estructuras cristalinas que permiten que estos materiales conviertan la luz en electricidad de manera más eficiente", dijo Poplawsky, y agregó que la disponibilidad de datos es limitada ".En algunos casos, agregar demasiado selenio cambia la estructura cristalina del cadmio-teluro y reduce drásticamente la eficiencia de conversión ".
Para este estudio, los investigadores estudiaron cuatro células solares con diferentes contenidos de selenio, y los cambios correspondientes en la estructura cristalina, y descubrieron que la que tenía el nivel más alto de selenio no funcionaba bien. Tampoco la que tenía el contenido de selenio más bajoLa composición de la aleación que mejor se desempeñó consistió en aproximadamente 50 por ciento de cadmio, 25 por ciento de teluro y 25 por ciento de selenio.
Para hacer su determinación, los investigadores usaron una combinación de técnicas analíticas, que incluyen tomografía por sonda atómica, microscopía electrónica de transmisión y corriente inducida por haz de electrones. Estas son capacidades dentro del CNMS, una instalación de usuarios de la Oficina de Ciencia del DOE.
"Hemos demostrado que la cantidad de selenio incorporada en el cadmio-teluro controla si los pequeños cristales dentro de la célula solar se forman como la estructura cristalina A o la estructura cristalina B", dijo Poplawsky. "Esta información puede usarse como una hoja de ruta paraproductores de células solares para fabricar células solares de cadmio-telurio mejoradas que usan adiciones de selenio y, con suerte, aumentar la eficiencia general "
Poplawsky señaló que los paneles solares generalmente usan silicio como material para convertir la luz solar en electricidad. El telururo de cadmio, sin embargo, tiene una ventaja sobre el silicio porque puede absorber la misma cantidad de luz solar con un 98 por ciento menos de material semiconductor, reduciendo así el totalcosto del panel solar. Esto también hace que los paneles solares compuestos de cadmio, teluro y selenio sean más competitivos con otras formas de generación de electricidad.
ORNL coautores del artículo, titulado "Estructura y dependencia compositiva del CdTe x Se 1-x Fotoactividad de la capa de aleación en células solares basadas en CdTe ", son Wei Guo, Karren More y Donovan Leonard.
Esta investigación fue financiada por la Iniciativa SunShot del DOE en colaboración con la Fundación de Ciencias Nacionales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional de Oak Ridge . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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