Los científicos de materiales de la Escuela de Ingeniería Samueli de UCLA han desarrollado una célula solar de película delgada altamente eficiente que genera más energía de la luz solar que los paneles solares típicos, gracias a su diseño de doble capa.
El dispositivo se fabrica rociando una capa delgada de perovskita, un compuesto económico de plomo y yodo que se ha demostrado que es muy eficiente para capturar energía de la luz solar, sobre una célula solar disponible en el mercado. La célula solar que forma elLa capa inferior del dispositivo está hecha de un compuesto de cobre, indio, galio y seleniuro, o CIGS.
La nueva célula del equipo convierte el 22,4 por ciento de la energía entrante del sol, un récord en eficiencia de conversión de energía para una célula solar en tándem perovskita-CIGS. El rendimiento se confirmó en pruebas independientes en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable del Departamento de Energía de EE. UU.El récord anterior, establecido en 2015 por un grupo en el Centro de Investigación Thomas J. Watson de IBM, fue del 10.9 por ciento. La tasa de eficiencia del dispositivo UCLA es similar a la de las células solares de polisilicio que actualmente dominan el mercado fotovoltaico.
La investigación, que se publicó hoy en ciencia , fue dirigido por Yang Yang, Carol de UCLA y Lawrence E. Tannas Jr. Profesor de Ciencia de Materiales.
"Con nuestro diseño de células solares en tándem, estamos extrayendo energía de dos partes distintas del espectro solar sobre la misma área del dispositivo", dijo Yang. "Esto aumenta la cantidad de energía generada por la luz solar en comparación con la capa CIGS sola."
Yang agregó que la técnica de rociar sobre una capa de perovskita podría incorporarse de manera fácil y económica en los procesos de fabricación de células solares existentes.
La capa base CIGS de la célula, que tiene un grosor de aproximadamente 2 micras o dos milésimas de milímetro, absorbe la luz solar y genera energía a una tasa de eficiencia del 18.7 por ciento por sí misma, pero al agregar la capa de perovskita de 1 micrón de grosor mejorasu eficiencia, al igual que la forma en que agregar un turbocompresor al motor de un automóvil puede mejorar su rendimiento. Las dos capas están unidas por una interfaz de nanoescala que los investigadores de UCLA diseñaron; la interfaz ayuda a darle al dispositivo un voltaje más alto, lo que aumenta la cantidad de energía.puede exportar
Y todo el conjunto se asienta sobre un sustrato de vidrio de aproximadamente 2 milímetros de espesor
"Nuestra tecnología aumentó el rendimiento de las células solares CIGS en casi un 20 por ciento de su rendimiento original", dijo Yang. "Eso significa una reducción del 20 por ciento en los costos de energía".
Agregó que los dispositivos que utilizan el diseño de dos capas podrían llegar a alcanzar una eficiencia de conversión de energía del 30%. Ese será el próximo objetivo del grupo de investigación
Los autores principales del estudio son Qifeng Han, investigador asociado asociado en el laboratorio de Yang, y Yao-Tsung Hsieh y Lei Meng, quienes recientemente obtuvieron su doctorado en UCLA. Los otros autores del estudio son miembros del grupo de investigación de Yang e investigadores de SolarCentro de Investigación Atsugi de Frontier Corp. en Japón.
La investigación fue apoyada por la National Science Foundation y la Oficina de Investigación Científica de la Fuerza Aérea. Yang y su grupo de investigación han estado trabajando en células solares en tándem durante varios años y sus logros incluyen el desarrollo de células solares en tándem transparentes que podrían usarse en ventanas.
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Materiales proporcionado por Escuela de Ingeniería de UCLA Samueli . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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