Los científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) han fabricado una celda solar con una eficiencia de casi el 50%.

La celda solar de seis uniones ahora tiene el récord mundial de la mayor eficiencia de conversión solar con un 47,1%, que se midió bajo iluminación concentrada. Una variación de la misma celda también estableció el récord de eficiencia bajo la iluminación de un solo sol en 39.2%.

"Este dispositivo realmente demuestra el extraordinario potencial de las células solares multifuncionales, "dijo John Geisz, científico principal del Grupo de energía fotovoltaica cristalina de alta eficiencia de NREL y autor principal de un nuevo artículo sobre la célula que establece récords.

El papel, "Células solares de seis uniones III-V con una eficiencia de conversión del 47,1% bajo una concentración de 143 soles, "aparece en el diario Energía de la naturaleza . Los coautores de Geisz son los científicos de NREL Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao Song, y Thomas Moriarty.

Para construir el dispositivo, Los investigadores de NREL se basaron en los materiales III-V, llamados así por su posición en la tabla periódica, que tienen una amplia gama de propiedades de absorción de luz. Cada una de las seis uniones de la célula (las capas fotoactivas) está especialmente diseñada para capturar la luz de una parte específica del espectro solar. El dispositivo contiene aproximadamente 140 capas totales de varios materiales III-V para respaldar el rendimiento de estas uniones, y, sin embargo, es tres veces más estrecho que un cabello humano. Debido a su naturaleza altamente eficiente y al costo asociado con su fabricación, Las células solares III-V se utilizan con mayor frecuencia para alimentar satélites, que premian el desempeño inigualable de III-V.

En la tierra, sin embargo, la celda solar de seis uniones es adecuada para su uso en concentradores fotovoltaicos, dijo Ryan France, coautor y científico del Grupo de Multijunciones III-V de NREL.

"Una forma de reducir los costos es reducir el área requerida, " él dijo, "y puedes hacerlo usando un espejo para capturar la luz y enfocar la luz hacia un punto. Luego puedes salirte con una centésima o incluso una milésima del material, en comparación con una celda de silicio de placa plana. Utiliza mucho menos material semiconductor al concentrar la luz. Una ventaja adicional es que la eficiencia aumenta a medida que concentra la luz ".

Francia describió el potencial de la célula solar para superar el 50% de eficiencia como "realmente muy alcanzable", pero que no se puede alcanzar el 100% de eficiencia debido a los límites fundamentales impuestos por la termodinámica.

Geisz dijo que actualmente el principal obstáculo de la investigación para superar el 50% de eficiencia es reducir las barreras resistivas dentro de la celda que impiden el flujo de corriente. Mientras tanto, señala que NREL también está muy comprometido con la reducción del costo de las células solares III-V, habilitando nuevos mercados para estos dispositivos altamente eficientes.