Los investigadores fotovoltaicos australianos han hecho un descubrimiento "genial": la fisión singlete y las células solares en tándem, dos formas innovadoras de generar energía solar de manera más eficiente, también ayudan a reducir las temperaturas de funcionamiento y mantener los dispositivos en funcionamiento durante más tiempo.
Las células en tándem se pueden hacer a partir de una combinación de silicio - el material fotovoltaico más comúnmente utilizado - y nuevos compuestos como los nanocristales de perovskita, que pueden tener una bandada más grande que el silicio y ayudar al dispositivo a capturar más del espectro solar para la generación de energía.
La fisión singlete, por su parte, es una técnica que produce el doble de portadores de carga electrónica de lo normal para cada fotón de luz que se absorbe. El tetraceno se utiliza en estos dispositivos para transferir la energía generada por la fisión singlete al silicio.
Científicos e ingenieros de todo el mundo están trabajando en la mejor manera de incorporar células en tándem y procesos de fisión de singletes en dispositivos comercialmente viables que pueden tomar el relevo de las células solares de silicio convencionales de unión única que se encuentran comúnmente en los tejados y en matrices a gran escala.
Ahora, el trabajo realizado por la Escuela de Ingeniería de Energía Fotovoltaica y Renovable y el Centro arc de excelencia en ciencias excitones, ambos con sede en la UNSW en Sydney, ha puesto de relieve algunas ventajas clave tanto para las células en tándem como para la fisión singlete.
Los investigadores demostraron que tanto las células en tándem de silicio/perovskita como las células de fisión singlete basadas en tetraceno funcionarán a temperaturas más bajas que los dispositivos de silicio convencionales. Esto reducirá el impacto del daño causado por el calor en los dispositivos, extendiendo su vida útil y reduciendo el costo de la energía que producen.
Por ejemplo, una reducción de 5-10 °C en la temperatura de funcionamiento del módulo corresponde a una ganancia del 2%-4% en la producción anual de energía. Y la vida útil de los dispositivos generalmente se duplica por cada reducción de 10 °C en la temperatura. Eso significa un aumento en el curso de la vida de 3,1 años para las células en tándem y 4,5 años para las células de fisión singlete.
En el caso de las células de fisión singlete, hay otro beneficio práctico. Cuando el tetraceno se degrada inevitablemente, se vuelve transparente a la radiación solar, lo que permite que la célula continúe funcionando como un dispositivo de silicio convencional, aunque inicialmente ha operado a una temperatura más baja y ha proporcionado una eficiencia superior durante la primera fase de su ciclo de vida.
La autora principal, la Dra. Jessica Yajie Jiang, dijo: "El valor comercial de las tecnologías fotovoltaicas puede aumentarse aumentando la eficiencia de la conversión de energía o la vida útil operativa. El primero es el principal impulsor para el desarrollo de tecnologías de próxima generación, mientras que se ha pensado poco en las posibles ventajas de la vida útil.
"Demostramos que estas tecnologías fotovoltaicas avanzadas también muestran beneficios auxiliares en términos de mayor vida útil al operar a menor temperatura y más resiliencia bajo degradación, introduciendo un nuevo paradigma para evaluar el potencial de las nuevas tecnologías de energía solar".