Las células solares de perovskita de doble cara indican una mayor eficiencia

Según los científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU., una célula solar de perovskita bifacial que permite que la luz del sol llegue a ambos lados del dispositivo puede generar una mayor eficiencia energética a un costo total más bajo.

La naturaleza dual de la celda solar de doble cara le permite capturar la luz solar directa desde el frente y la luz solar reflejada desde la parte posterior, lo que hace que este tipo de dispositivo sea superior a sus contrapartes monofásicas.

“Esta celda de perovskita puede funcionar de manera muy eficiente desde ambos lados”, dijo Kai Zhu, científico principal del Centro de Química y Nanociencia de NREL y autor principal de un nuevo artículo publicado en la revista. Joule. Sus colaboradores en NREL incluyen a Qi Jiang, Rosemary Bramante, Paul Ndione, Robert Tirawat y Joseph Berry. Otros coautores son de la Universidad de Toledo.

Investigaciones anteriores sobre células solares de perovskita bifaciales han producido dispositivos considerados inadecuados en comparación con las células monofásicas, que ahora tienen una eficiencia récord del 26%. Los investigadores del NREL observaron que, idealmente, una celda bifásica tendría un rendimiento en la parte frontal similar al de la celda monofásica de mejor rendimiento y un rendimiento similar en la parte posterior.

Los científicos han logrado crear una celda solar en la que la eficiencia cuando se ilumina desde ambos lados es similar. La eficiencia de la iluminación frontal medida en laboratorio alcanzó más del 23 %. Desde la iluminación trasera, la eficiencia fue de aproximadamente 91-93% desde la parte delantera.

Antes de construir la celda, los científicos se basaron en simulaciones ópticas y eléctricas para determinar el espesor necesario. La capa de perovskita en el frente de la celda tenía que ser lo suficientemente gruesa para absorber la mayoría de los fotones en una cierta parte del espectro solar, pero una capa de perovskita demasiado gruesa puede bloquear los fotones. En la parte posterior de la celda, el equipo de NREL necesitaba determinar el grosor ideal del electrodo posterior para minimizar las pérdidas resistivas.

Según Zhu, las simulaciones guiaron el diseño de la celda de doble cara y, sin esta ayuda, los científicos tendrían que fabricar celda por celda experimentalmente para determinar el grosor ideal. Descubrieron que el grosor ideal de la capa de perovskita es de alrededor de 850 nanómetros. En comparación, un cabello humano mide alrededor de 70.000 nanómetros.

Para evaluar la eficiencia lograda con la iluminación de doble cara, los investigadores colocaron el enlace entre dos simuladores solares. La luz directa se dirigió al lado frontal mientras que el lado posterior recibió luz reflejada. La eficiencia de la celda aumentó con el aumento de la relación entre la luz reflejada y la iluminación frontal.

Si bien los investigadores estiman que la producción de un módulo solar de perovskita bifacial costaría más que un módulo monofásico, con el tiempo los módulos bifaciales pueden resultar una mejor inversión financiera, ya que generan entre un 10 y un 20 % más de energía.