Aumentar la potencia de las células solares

físicos e ingenieros del MIT han descubierto nuevos métodos para hacer que las células solares existentes sean más eficientes en un 50%. En la actualidad, la célula solar más eficiente proporciona un rendimiento del 45% y su producción es extremadamente cara. Las células producidas con esta nueva tecnología serán más eficientes y rentables. Su rentabilidad se debe a que sólo se utiliza un 1% de silicio refinado. Cabe señalar que el silicio refinado es bastante costoso.

Beneficios de Costo:

Los científicos quieren equiparar la energía limpia y verde con la energía producida por los combustibles fósiles. Uno de los mayores obstáculos que enfrentan es el costo. La mayor parte de la energía verde es bastante cara y tienen un tiempo de equilibrio más largo. Así que aquí el equipo del MIT ha reducido la cantidad de capa extremadamente delgada de silicio utilizada en la célula solar. Están usando cientos de veces menos material.

Elegir un camino diferente pero simple:

El equipo del MIT ha prestado mucha atención a los factores limitantes de las células solares. Una de las mayores desventajas de las células solares existentes es que cualquier cantidad de luz que caiga sobre la célula solar tiene muy poco tiempo para ser convertida en energía. Por lo tanto, este equipo del MIT ha concentrado sus esfuerzos en hacer que la luz solar permanezca dentro de la célula durante un período de tiempo más largo, por lo que esta célula puede producir más energía.

Se optó por el recubrimiento antirreflejos en la parte frontal de la célula y un recubrimiento reflectante de varias capas en la parte posterior de las películas de silicio, que eran ultra delgadas. Al final, el equipo se decantó por el mejor resultado en un recubrimiento reflectante de varias capas acoplado a un conjunto de líneas estrechamente espaciadas. Esta técnica armó las células como un láser alrededor de la célula, donde la luz puede rebotar hacia adelante y hacia atrás antes de salir finalmente. De esta manera la luz permanece más tiempo dentro de la célula y puede producir más energía. Las células solares actuales no tienen estos revestimientos, por lo que la luz se refleja en el aire circundante de la atmósfera.

«Es fundamental asegurarse de que cualquier luz que entre en la capa viaje a través de un largo camino en el silicio», dijo Bermel. «La cuestión es cuán lejos tiene que viajar la luz[en el silicio] antes de que haya una alta probabilidad de que sea absorbida» y de que golpee electrones sueltos para producir una corriente eléctrica.

Probando varias combinaciones mediante simulaciones por ordenador

Cuando usted tiene que probar varias combinaciones y no sabe qué combinación producirá esos resultados mágicos, es mejor probar simulaciones por computadora. De este modo se obtienen resultados excelentes y casi correctos y se ahorra tiempo y costes de material. El equipo del MIT realizó miles de simulaciones, cada una de ellas diseñada para intentar un enfoque ligeramente diferente para mantener los fotones dentro de la célula durante más tiempo. Utilizando simulaciones por ordenador, podrán encontrar la combinación mágica de recubrimiento reflectante de varias capas acoplado a un conjunto de líneas estrechamente espaciadas. Este enfoque mejora la producción de energía de las células hasta en un 50%.

Examen de la combinación correcta en el laboratorio

Cuando este equipo de investigación pensó que había encontrado la combinación correcta en la simulación por ordenador, verificó los resultados en el laboratorio. Estas pruebas fueron realizadas por el estudiante de postgrado Lirong Zeng, en el Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales. Según Lionel Kimerling, que dirigió el proyecto, «los experimentos confirmaron las predicciones y los resultados han despertado un gran interés en la industria».

Este proyecto ha llamado la atención de personas con ideas afines. Stephen Saylor, CEO de SiOnyx en Beverly, MA, dice: «Este trabajo demuestra la importancia de mejorar el rendimiento de las tecnologías de capa fina. «SiOnyx se dedica a aumentar la absorción de luz roja e infrarroja en dispositivos de silicio delgado.

Bermel dice que su equipo ya está pensando en otros métodos de producción. Una opción de sonido es la litografía de nanoimpresión, pero aún no la han probado. «En las simulaciones se predice claramente un aumento del 35 por ciento de la eficiencia», opina, «pero el reto es:’¿Puede lograrse prácticamente? En eso es en lo que estamos trabajando».

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