Después de haber sido había sido la protagonista absoluta de las noticias tecnológicas de la semana pasada, la perovskita vuelve a ocupar parte de nuestro espacion dedicado a las tecnologías solares con un nuevo desarrollo que viene de un equipo conjunto de las Universidades de Oxford, Cambridge, Surrey y Beijing. Los investigadores de estas tres entidades, de hecho, presentaron una célula de perovskita con una eficiencia de conversión del 20,9 %, la más alta del mundo para una célula de este tipo.
Según el anuncio, el equipo creó una nueva tecnología llamada Crecimiento Secundario de Proceso de Solución (Solution-Process Secondary growth, SSG), que permite aumentar el voltaje de la celda en cien milivoltios, hasta los 1,21 voltios. Según los informes, este proceso no compromete la calidad de la celda ni el flujo de corriente eléctrica a través de un dispositivo.
Además, el proceso reduce la recombinación no radiativa de la célula solar, la principal causa de deterioro de la energía y la eficiencia en las perovskitas.
El Profesor Ravi Silva, Director del Instituto de Tecnología Avanzada de la Universidad de Surrey, dijo: “Es agradable ver al Instituto de Tecnología Avanzada unirse a este proyecto global que podría proporcionar una solución a la necesidad de crear una energía verdaderamente sostenible, barata y limpia. Este fue un esfuerzo monumental de los principales laboratorios, investigadores e instituciones de todo el mundo, todos trabajando juntos por el bien común”.
El equipo recibió recientemente el New Investigator Award, dotado con US $ 312.000 del Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas. Los fondos se asignarán desde el 1 de agosto hasta el 31 de julio para investigar aún más las celdas de heterounión vertical.
Las células de heterounión son un campo de aplicación estándar para las células basadas en perovskita. La tecnología coloca en forma de capas una celda basada en perovskita transparente en la parte superior de una celda basada en silicio. Ambas células pueden participar en la conversión de energía. En las últimas semanas, esta tecnología ha producido una serie de eficiencias de conversión récord mundiales de hasta el 30 %.
Los investigadores de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) también han demostrado recientemente un proceso de producción de células de heterounión que retienen la nanoestructura de silicio.
Las células de perovskita que se pueden fabricar en la actualidad son notoriamente inestables y pierden márgenes considerables de eficiencia después de unos pocos cientos de horas de exposición a la luz. Este proceso impide que la tecnología logre la madurez comercial en esta etapa.
La Unión Europea, a través de una variedad de programas de financiación de la investigación, está invirtiendo muchos medios en el desarrollo de la tecnología. A medida que se acercan las limitaciones teóricas para las eficiencias de conversión de las células de silicio, los investigadores en el campo asignan recursos para descubrir nuevas formas de aumentar las eficiencias de conversión para reducir aún más el costo nivelado de la electricidad (LCOE) de la generación de energía solar fotovoltaica.
Otra noticia interesante vino de Estados Unidos, donde Alta Devices, con sede en California, ha anunciado un nuevo récord de eficiencia del 28,9 % para su celda basada en arseniuro de galio. El registro ha sido confirmado por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU.
El logro supera el anterior récord anterior de Alta Devices del 28,8 % para este tipo de célula, y se suma al récord del 31,6 % de eficiencia del especialista en alta eficiencia para una celda de doble unión, que combina GaAs con una capa de fosfuro de galio indio.
“Lograr un nuevo récord para esta clase de dispositivos es un hito porque pone nuestra célula al mismo nivel que la célula solar arquetípica”, afirmó el cofundador de Alta Devices, Harry Atwater. “Alta tiene la primera célula solar basada en la Extracción de Luminiscencia Interna, que ha permitido a Alta mantenerse por delante de los demás. Este principio científico estará en todas las futuras células solares de alta eficiencia”, agregó el co-fundador, Eli Yablonovitch.
La extracción de luminiscencia se describe en un artículo del IEEE Journal of Photovoltaics, coescrito por Yablonovitch, como “el uso del diseño óptico, como un espejo retrovisor o superficies texturizadas, para ayudar a los fotones internos a escapar de la superficie frontal de una célula solar».
Alta Devices, que fue adquirida por el productor chino de película delgada, Hanergy en 2014, produce células solares ultraligeras. A principios de 2018, lanzó al mercado su célula de unión única, apuntando a la integración con drones, automóviles y otros vehículos.
“El objetivo de Alta Devices es continuar liderando la industria en tecnología solar y permitir una amplia gama de sistemas autónomos. Creemos que esta es la mejor manera de respaldar las innovaciones de nuestros clientes”, dijo Jian Ding, CEO de Alta Devices.
Otro desarrollo científico muy interesante fue anunciado por la Universidad de Erlangen-Nuremberg en Alemania, cuyos investigadores han llevado un proceso conocido como fisión de singletes un paso más cerca de la aplicación del mundo real, y que en última instancia, este proceso podría aumentar la eficiencia de las células solares.
La fisión de singletes, dicen los científicos, se descubrió por primera vez hace más de 50 años, y su potencial para aumentar la eficiencia de la célula solar se conoce desde hace al menos 10 años. La fisión de singletes es un proceso mediante el cual se utilizan elementos químicos para permitir que una sola partícula de luz golpee una célula solar para excitar dos electrones, en lugar de solo uno.
En su artículo “Unified model for singlet fission within a non-conjugated covalent pentacene dimer”, publicado en la revista Nature Communications, los investigadores estudiaron los mecanismos subyacentes de este proceso. Produjeron un dímero molecular del pentaceno de hidrocarburo, que se sabe que es un candidato prometedor para la fisión de singletes.
Usando varios métodos espectroscópicos para observar procesos en la molécula, los investigadores pudieron verificar un modelo para la fisión de singletes sobre la que habían teorizado previamente, y confirmar la importancia del acoplamiento a un estado de alta transferencia de carga; y que la eficiencia del proceso está estrechamente relacionada con el acoplamiento en las unidades de pentaceno.
“Este es un hito importante en el camino hacia el uso de sistemas fotovoltaicos basados en fisión de singletes para generar electricidad”, afirma el comunicado de prensa de la Universidad de Erlangen-Nuremberg. Sin embargo, también afirman que aún hay mucho trabajo de investigación que llevar a cabo.
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