Científicos logran un nuevo récord de eficiencia en celdas fotovoltaicas
Investigadores del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE), en Alemania, han anunciado que han conseguido mejorar la eficiencia de unas celdas fotovoltaicas, cuyo propósito es convertir la luz en electricidad. Esto es posible gracias a un fenómeno de electrónica cuántica denominado efecto fotovoltaico (FV). Según informaron, la eficiencia de las celdas fotovoltaicas multiunión de semiconductores III-V, que se usan en concentradores FV de centrales eléctricas solares, se ha incrementado en un 2,1% hasta el 39,7%, lo que constituye un nuevo récord europeo. Ese trabajo está financiado con 8,34 millones de euros procedentes del proyecto FULLSPECTRUM, financiado a su vez mediante el área temática «Desarrollo sostenible, cambio climático y ecosistemas» del Sexto Programa Marco (6PM). El coordinador del proyecto, el Dr. Frank Dimroth, explicó que dicho equipo logró mejorar las estructuras de contacto de las celdas fotovoltaicas. «Como consecuencia de ello, empleando las mismas estructuras de semiconductores, hemos logrado una mayor eficiencia en la conversión de luz solar en electricidad», informó. Cuando la luz impacta en una celda, parte de aquélla es absorbida por el material semiconductor. A grandes rasgos, la energía de la luz absorbida es transferida al semiconductor. Según los investigadores, la eficiencia óptima de las celdas fotovoltaicas multiunión debe situarse entre 300 y 600 soles para que puedan utilizarse en sistemas de concentración fotovoltaica. En otras palabras, debe haber un factor de concentración de la luz solar de entre 300 y 600. Según la metalización de la parte frontal de las celdas fotovoltaicas se obtienen distintos factores de concentración. «En la rejilla frontal, la corriente es conducida a través de una red de finos cables que van desde el centro de la celda hacia sus bordes», donde la recoge un alambre de oro de 50 micrómetros, según explicaron los científicos. La estructura de esta red metálica es importante, señalaron, especialmente cuando la estructura está sometida a luz solar concentrada. Los alambres metálicos deben tener la capacidad de transportar las intensas corrientes que se producen bajo la luz solar concentrada; para que el sistema funcione correctamente, se necesita una resistencia baja. En cambio, los alambres tienen que ser diminutos para prevenir que la luz solar penetre a través del metal. Por tanto, la zona de la celda recubierta de metal queda descartada al plantearse qué elemento usar en la conversión de electricidad. En 2006, los investigadores del Instituto Fraunhofer ISE se pusieron a trabajar en los cálculos teóricos para averiguar cuáles eran las estructuras de contacto óptimas. En julio de este año consiguieron una eficiencia de las células fotovoltaicas del 37,6%. Este logro de los científicos del ISE supone un gran avance en el desarrollo de aplicaciones terrestres más rentables con este tipo de celdas fotovoltaicas. «Nos enorgullece haber conseguido un avance tan decisivo en tan poco tiempo», declaró el Dr. Andreas Bett, jefe de departamento del ISE. «La consecución de eficiencias de conversión más elevadas contribuye a que esta joven tecnología resulte más competitiva en el mercado, y también a que en el futuro cueste menos generar electricidad a partir del sol.» Los científicos indicaron que llevan más de una década trabajando en células fotovoltaicas multiunión de gran eficiencia. Sin embargo, los elevados costes asociados a los materiales y la producción restringen su uso a aplicaciones espaciales y sistemas FV. FULLSPECTRUM era un proyecto integrado en el que participaron diecinueve centros públicos y privados de investigación con la meta de crear una nueva generación de convertidores fotovoltaicos de gran eficiencia para la transformación de la energía solar en electricidad. Coordinado por el Instituto de Energía Solar de la Universidad Politécnica de Madrid (España), FULLSPECTRUM estuvo en marcha durante cinco años, hasta el 31 de octubre de 2008. Uno de los objetivos a corto plazo de este proyecto era el desarrollo de celdas fotovoltaicas multiunión de eficiencia muy elevada; entre sus objetivos a largo plazo estaba la evaluación de celdas fotovoltaicas solares de banda intermedia como concepto revolucionario de gran eficiencia. Según los investigadores, la celda de banda intermedia está basada en la presencia de electrones a tres niveles energéticos y en el bombeo de electrones con dos fotones, en lugar de a dos niveles y con un fotón. Pese a que en la práctica aún no se han creado celdas de gran eficiencia sobre la base de este concepto, los resultados experimentales han sido fructíferos y por todo el mundo hay científicos dispuestos a seguir investigándolo, según afirmaron los socios del proyecto. Un componente fundamental de FULLSPECTRUM fue su especial hincapié en la investigación colaborativa, de manera que impulsó actividades de investigación y creó programas en diversos países, incluidos Japón y Estados Unidos. Europa es líder en la investigación colaborativa, una tendencia que nace principalmente de la necesidad de coordinar a los científicos europeos. FULLSPECTRUM ha sido elegido como uno de los 40 grandes éxitos del Sexto Programa Marco.
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Alemania