La eficiencia en las células solares se ha ido desarrollado con perovskita o en tándem con otros elementos como el silicio. No obstante, un grupo de científicos españoles han conseguido superar los límites teóricos de la eficiencia con dos materiales: titanio y galio.
Por primera vez. Investigadores de la Universidad Complutense de Madrid han fabricado una célula solar con una banda intermedia (IB, por sus siglas en inglés) utilizando fosfuro de galio (GaP) y titanio (Ti). Un trabajo de 15 años que podría alcanzar una eficiencia de conversión energética teórica del 60%.
Una eficiencia del 60%. El grupo de científicos han demostrado teóricamente que una célula de banda intermedia podría alcanzar hasta un 60 % de eficiencia, pero no con los materiales y las configuraciones tradicionales. Por ese motivo, quieren seguir mejorando añadiendo más capas de GaP para una mayor absorción de luz e, incluso, llevar esta tecnología al mercado.
Superando el límite Schokley-Queisser (SQ). Este límite teórico máximo define la cantidad de energía eléctrica que una célula solar tradicional puede generar. Este límite se utiliza con las células solares de silicio, donde la eficiencia queda en el 30%. Por ese motivo, se ha querido buscar nuevos elementos y en el GaP han encontrado la solución.
¿Cómo lo hicieron? Los científicos de la complutense han desarrollado una célula solar pequeña de un centímetro cuadrado. El objetivo es que la célula absorba la luz solar, para ello usaron una capa extremadamente delgada de unos 50 nanómetros de fosfuro de galio con una concentración pequeña de titano. Además para que la electricidad generada pudiese fluir han añadido otra capa más de GaP y utilizaron contactos metálicos de oro (Au) y germanio (Ge).
Para observar la eficiencia, el grupo de estudio ha realizado diferentes pruebas, como la elipsometría espectroscópica para evaluar como absorbe la luz en longitudes de onda específicas. De esta manera, han demostrado que el material es capaz de absorber mejor la luz por debajo de los 550 nanómetros.
¿Qué ocurre con la perovskita? Hasta ahora la perovskita era quien marcaba la eficiencia en las células solares, gracias a su fabricación sencilla y el bajo coste. Recientemente, investigadores han logrado que la perovskita supere el límite teórico de eficiencia alcanzando un 40%. También, han conseguido este porcentaje de eficiencia con el tándem silicio-perovskita y en interior con células autoensambladas. Sin embargo, este nuevo proyecto español ha planteado una mayor eficiencia y la perovskita aún tiene que superar sus problemas de resistencia ante las inclemencias climáticas y durabilidad.
El futuro de la eficiencia de las células solares sigue desarrollándose en los laboratorios. La implementación en el mercado, aunque se ha logrado a través del silicio, habrá que ver cómo se va perfeccionando.
Imagen | ScienceDirect y Asurnipal
