Eficiencia teórica del 63,2 por ciento, ¡un gran avance para las células fotovoltaicas de tercera generación!

¡Impactante! Las nuevas células solares de banda intermedia (IBSC) pueden lograr una eficiencia teórica del 63,2 por ciento, ¡tres veces más que las células solares ordinarias (con eficiencias en la región del 20 por ciento)! ¡Un gran descubrimiento de un equipo de investigación internacional que puede revolucionar la industria solar! Los internautas están exclamando: ¿Está el concepto de acciones de IBSC a punto de desencadenar un auge?

El nuevo favorito de la tecnología solar de tercera generación

Las células solares de silicio cristalino representan la primera generación de células solares, incluidas las células solares de silicio monocristalino, policristalino y amorfo. Estas celdas ya se utilizan ampliamente en aplicaciones comerciales y residenciales y representan el 90 por ciento del mercado fotovoltaico mundial. Sin embargo, su eficiencia de conversión de energía es solo 15-25 por ciento y sus costos de producción son altos.

Las celdas solares de película delgada de segunda generación se fabrican sobre sustratos de vidrio y, aunque los materiales y los costos de producción son más bajos, su eficiencia de conversión de energía es solo del 6-10 por ciento.

La tercera generación de células solares tiene como objetivo aumentar la eficiencia de conversión de energía, reducir costos y facilitar las aplicaciones. Se conocen como nuevas células solares e incluyen células solares de película delgada inorgánicas y orgánicas, células solares sensibilizadas por colorante y sensibilizadas por puntos cuánticos, y células solares de calcogenuro. A pesar del tiempo de desarrollo relativamente corto de estas celdas, tienen un gran potencial de desarrollo debido a su alta eficiencia teórica de conversión de energía y costos de producción relativamente bajos.

Entre estos, la celda solar de banda intermedia (IBSC) es un concepto nuevo y sorprendente para mejorar la eficiencia global de las celdas solares. Con una eficiencia de conversión de energía teórica de hasta el 63,2 por ciento, es el nuevo favorito de la tecnología solar de tercera generación y es cada vez más favorecido por la industria.

Este aumento en la eficiencia de conversión de energía de la celda se logra introduciendo una banda de energía estrecha con una pequeña densidad de estados de energía en la banda prohibida del semiconductor. La introducción de esta estrecha banda de energía permite una mayor absorción de la brecha de la subbanda mientras se mantiene constante el voltaje del circuito abierto. Con esta mejora, la celda solar absorbe la mayor parte de la luz visible además de parte de la luz infrarroja, aumentando así la salida de corriente y la eficiencia de conversión de energía de la celda.

Figura 1 Diagrama de banda de energía de la celda: las celdas solares convencionales solo tienen una banda de conducción CB y una banda de valencia VB, pero las celdas solares de banda intermedia también introducen una banda intermedia (IB) para aumentar la absorción de la luz solar

A pesar de la alta eficiencia de conversión de energía teórica de la celda solar de banda intermedia (IBSC), su rendimiento no es tan alto como se esperaba debido a su inherente naturaleza de alta composición (composición de electrones y huecos en la banda intermedia) y la destrucción de la red de semiconductores. , siendo la eficiencia de conversión de energía inferior al valor teórico o incluso inferior a la eficiencia de una celda típica. Al mismo tiempo, la celda es muy costosa de fabricar. Además, las IBSC tienen una vida útil corta y solo se pueden usar a bajas temperaturas, lo que limita en gran medida su producción y aplicación en masa.

Científicos del Imperial College en el Reino Unido y la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) en Australia han anunciado recientemente el desarrollo de una nueva célula solar de banda intermedia (IBSC) y han publicado su última investigación en la revista RRL Solar. El nuevo diseño representa un gran avance en el campo de las células solares de banda intersticial. Según el informe, el nuevo IBSC utiliza una arquitectura de celda solar novedosa e introduce una estructura óptica única que utiliza efectivamente más fotones en el espectro solar para aumentar la eficiencia fotovoltaica de la celda. La publicación de esta investigación también marca un importante paso adelante en el campo de las celdas solares de banda intermedia, que se espera promuevan la aplicación comercial de celdas solares de banda intermedia.

Según los investigadores, la célula solar de banda intermedia (IBSC) de nuevo diseño presenta una nueva arquitectura de célula solar que incluye una 'banda de trinquete' (RB), cuya banda de energía se puede ver en la Figura 1. Es posible el funcionamiento a temperatura ambiente. Este avance proporcionará una base importante para el desarrollo futuro de las células IBSC y es un hito importante en el campo de las células solares de banda intermedia.

En 2020, los dos investigadores españoles habían declarado: "Creemos que una vez que se hayan desarrollado IBSC eficientes, la comunidad científica invertirá más esfuerzos en optimizar el rendimiento de estos dispositivos. Creemos que una vez que los IBSC demuestren ser muy eficientes y potencialmente rentables efectivo, dependiendo del segmento de mercado, la industria mostrará mucho interés". Ahora que se están desarrollando IBSC de alta eficiencia, esta podría ser una reorganización importante para la industria fotovoltaica una vez que más empresas participen en el desarrollo y la producción en masa.