Un equipo de científicos de la Universidad de Manchester ha resuelto una falla clave en los paneles solares después de 40 años de investigación en todo el mundo.

Los paneles solares se encuentran entre los sistemas más disponibles para generar energía a través de fuentes renovables debido a su costo relativo y disponibilidad para el consumidor. Sin embargo, la mayoría de las células solares solo logran un 20 por ciento de eficiencia, por cada kW de luz solar equivalente, se pueden generar aproximadamente 200W de energía eléctrica.

Ahora, un equipo internacional de investigadores ha resuelto un problema fundamental clave del defecto material que limita y degrada la eficiencia de las células solares. El problema se conoce y se estudia desde hace más de 40 años, con más de 270 trabajos de investigación atribuidos al problema sin solución.

La nueva investigación muestra la primera observación de un defecto material previamente desconocido que limita la eficiencia de las células solares de silicio.

Profesor Tony Peaker, que coordinó la investigación ahora publicada en el Revista de física aplicada dijo:"Debido al impacto ambiental y financiero, La "degradación de la eficiencia" de los paneles solares ha sido un tema de gran interés científico y de ingeniería en las últimas cuatro décadas. Sin embargo, a pesar de que algunas de las mejores mentes del sector trabajan en ello, el problema ha resistido firmemente la resolución hasta ahora ".

"Durante las primeras horas de funcionamiento, Después de la instalación, La eficiencia de un panel solar cae del 20 por ciento a aproximadamente el 18 por ciento. Una caída absoluta del 2 por ciento en la eficiencia puede no parecer un gran problema, pero cuando se considera que estos paneles solares ahora son responsables de brindar una fracción grande y en crecimiento exponencial de las necesidades energéticas totales del mundo, es una pérdida significativa de capacidad de generación de electricidad ".

El costo de la energía de este déficit en las medidas de capacidad solar instalada en el mundo se expresa en decenas de gigavatios, esto equivale a más energía de la que produce el total combinado de 15 plantas de energía nuclear del Reino Unido. Por lo tanto, la escasez de energía solar debe cubrirse con otras fuentes de energía menos sostenibles, como la quema de combustibles fósiles.

El enfoque teórico y experimental multidisciplinario empleado por los investigadores identificó el mecanismo responsable de la degradación inducida por la luz (LID). Combinando una técnica eléctrica y óptica especializada, conocida como "espectroscopia transitoria de nivel profundo" (DLTS), el equipo ha descubierto la existencia de un defecto material que inicialmente permanece inactivo dentro del uso de silicio para fabricar las células.

La carga electrónica dentro de la mayor parte de la célula solar de silicio se transforma bajo la luz solar, parte de su proceso de generación de energía. El equipo descubrió que esta transformación implica una "trampa" muy eficaz que evita el flujo de portadores de carga (electrones) fotogenerados.

El Dr. Iain Crowe dijo:"Este flujo de electrones es lo que determina el tamaño de la corriente eléctrica que una célula solar puede entregar a un circuito, cualquier cosa que lo impida reduce efectivamente la eficiencia de la célula solar y la cantidad de energía eléctrica que se puede generar para un determinado nivel de luz solar. Hemos probado que el defecto existe ahora es una solución de ingeniería que se necesita ".

La técnica estándar de la industria utilizada para determinar la calidad del material de silicio mide la vida útil de los portadores de carga, que es más largo en material de alta calidad con menos "trampas". Los investigadores en Manchester dirigidos por el profesor Matthew Halsall encontraron que sus observaciones estaban fuertemente correlacionadas con la vida útil de este portador de carga. que se redujo significativamente después de la transformación del defecto bajo iluminación. También señalaron que el efecto era reversible, la vida útil aumentó de nuevo cuando el material se calentó en la oscuridad, un proceso comúnmente utilizado para eliminar las "trampas".

El papel, "Identificación del mecanismo responsable de la degradación inducida por la luz del oxígeno del boro en las células fotovoltaicas de silicio, "se publica en el Revista de física aplicada .