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Entre los desafíos en el camino hacia una transición energética, se encuentra el escollo de cómo hacer para abaratar los costes, por ejemplo, de la fotovoltaica. Es decir ¿para todos los ciudadanos será accesible pagar el coste de instalación de paneles solares en el techo de su casa?,¿será rentable? Esto depende de la eficiencia con la que las celdas solares transformen la energía en electricidad utilizable con el menor desperdicio. Por eso científicos en los EE UU trabajan en la combinación de dos tipos de células solares.
En aras de abaratar los costes de instalación de placas solares, los investigadores trabajan en la eficiencia de la conversión de la energía solar en energía eléctrica utilizable. Con este propósito, combinaron una célula solar de perovskita con una célula solar de silicio, ya que la perovskita -un material relativamente raro en la corteza terrestre- eleva la eficiencia del silicio.
Combinación de células solares en tándem o multiunión
Los investigadores partieron del concepto de células en tándem o multiunión, ya que este método puede aumentar la eficiencia de las células solares por medio del uso de dos capas activas que absorben completamente el espectro solar.
Recordando que no importa cuán eficiente sea una célula solar por sí sola, la eficiencia se va perdiendo a medida que se quieran conectar varias células en un mismo panel solar. La conexión entre células solares hará que se pierda hasta 3% de la energía en el panel.
Entonces para aumentar el rendimiento de los paneles solares sin la necesidad de aumentar el número de paneles, los investigadores colocaron una celda solar sobre otra más la combinación de ciertos elementos como bromo, cloro y yodo.
Señalan los autores del estudio publicado en la revista Science, que el uso de bromo, cloro y yodo contribuye a adaptar las perovskitas. Al combinarse con el silicio en las células solares, alcanzan una eficiencia de conversión de energía superior al 30% y a bajo coste.
Silicio, un material estándar
El uso del silicio en las celdas solares es el estándar en la industria fotovoltaica. Sin embargo, las células solares de silicio transforman en electricidad utilizable entre un 20% – 22% de la energía del sol. Por lo tanto, mejorar la eficiencia de los paneles solares es un factor fundamental para un mercado en crecimiento como la energía solar.
De allí que el coste y la longevidad de los materiales influyan en la generalización del uso de la fotovoltaica. Actualmente, la instalación de paneles solares puede ser cinco veces más costosa que los paneles mismos.
Ya esta tecnología de células solares en tándem o multiunión se había probado hacia la década de los 70, pero el coste del metro cuadrado alcanzaba los 80.000 dólares. Piense usted en el techo de su casa o su empresa ¿cuántos dólares habría necesitado para instalar un panel solar eficiente?
Una combinación que aumenta el rendimiento energético
La actual combinación de perovskita con silicio es cien veces más barata. Pero esta fórmula ha mejorado con la utilización de lo que los investigadores llaman triple haluro de cloro, bromo y yodo. Lo que de alguna manera estabiliza las reacciones químicas de la perovskita, mejorando el rendimiento de la células solares.
La investigación se llevó a cabo por científicos de la Universidad Estatal de Arizona y la Universidad de Colorado Boulder, que incluye investigadores de facultades de ingeniería química y biológica más investigadores de centros y laboratorios de materiales.
El objetivo es encontrar materiales que conviertan todas las longitudes de ondas de los rayos del sol. Pues el silicio solo convierte un tipo de rayo de sol, pero la combinación de células solares de perovskita y silicio con otros elementos y materiales puede mejorar la eficiencia de los paneles solares. Además, la combinación puede resultar estable y rentable.
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Citations & References:
Para la mejor comprensión del hallazgo en la combinación de dos tipos de células solares con el objetivo de mejorar el rendimiento energético y la rentabilidad, se consultaron:
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