Los científicos de materiales de la Escuela de Ingeniería Samueli de UCLA han desarrollado una célula solar de película delgada altamente eficiente que genera más energía a partir de la luz solar que los paneles solares típicos. gracias a su diseño de doble capa.

El dispositivo se fabrica rociando una capa delgada de perovskita, un compuesto económico de plomo y yodo que ha demostrado ser muy eficiente para capturar energía de la luz solar, sobre una celda solar disponible comercialmente. La celda solar que forma la capa inferior del dispositivo está hecha de un compuesto de cobre, indio galio y seleniuro, o CIGS.

La nueva celda del equipo convierte el 22,4 por ciento de la energía entrante del sol, un récord en la eficiencia de conversión de energía para una célula solar en tándem de perovskita-CIGS. El desempeño fue confirmado en pruebas independientes en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable del Departamento de Energía de EE. UU. (El registro anterior, establecido en 2015 por un grupo en el Centro de Investigación Thomas J. Watson de IBM, fue del 10,9 por ciento). La tasa de eficiencia del dispositivo UCLA es similar a la de las células solares de polisilicio que actualmente dominan el mercado fotovoltaico.

La investigación, que se publicó hoy en Ciencias , fue dirigido por Yang Yang, Carol de UCLA y Lawrence E. Tannas Jr. Profesor de Ciencia de Materiales.

"Con nuestro diseño de células solares en tándem, estamos extrayendo energía de dos partes distintas del espectro solar en la misma área del dispositivo, ", Dijo Yang." Esto aumenta la cantidad de energía generada a partir de la luz solar en comparación con la capa CIGS sola ".

Yang agregó que la técnica de rociar una capa de perovskita podría incorporarse fácil y económicamente a los procesos de fabricación de células solares existentes.

La capa base CIGS de la celda, que tiene aproximadamente 2 micrones (o dos milésimas de milímetro) de espesor, absorbe la luz solar y genera energía a una tasa de eficiencia del 18,7 por ciento por sí solo, pero agregar la capa de perovskita de 1 micrón de espesor mejora su eficiencia, al igual que la adición de un turbocompresor al motor de un automóvil puede mejorar su rendimiento. Las dos capas están unidas por una interfaz a nanoescala que diseñaron los investigadores de UCLA; la interfaz ayuda a dar al dispositivo un voltaje más alto, lo que aumenta la cantidad de energía que puede exportar.

Y todo el conjunto se asienta sobre un sustrato de vidrio de unos 2 milímetros de grosor.

"Nuestra tecnología impulsó el rendimiento de la célula solar CIGS existente en casi un 20 por ciento con respecto a su rendimiento original, ", Dijo Yang." Eso significa una reducción del 20 por ciento en los costos de energía ".

Añadió que los dispositivos que utilizan el diseño de dos capas podrían llegar a alcanzar el 30 por ciento de eficiencia de conversión de energía. Ese será el próximo objetivo del grupo de investigación.