jueves, 31 de enero de 2013

Desarrollan una célula solar de unión múltiple para romper la barrera de la eficiencia

Científicos del NRL han propuesto una novedosa célula solar de triple unión con el potencial para romper la barrera del 50% de eficiencia en la conversión de energía, lo cual es el actual objetivo de los actuales desarrollos fotovoltáicos.

Esta investigaciòn ha producido una novedosa y realmente acometible célula solar de unión múltiple con potencial para romper la barrera del 50% de eficiencia en la conversión de energía bajo iluminación concentrada. Actualmente, el record mundial de célula solar de triple unión es de 44% bajo concentración y generalmente se acepta que será necesario un gran avance tecnológico para incrementar la eficiencia de dichas células.

En células solares de unión múltiple (MJ), cada unión es ajustada a diferentes intervalos de longitud de onda en el espectro solar para incrementar la eficiencia. Los materiales semiconductores de intervalo prohibido se usan para absorber la radiación de longitud de onda corta con partes de longitud de onda larga transmitida a subsiguientes semiconductores. En teoría, una célula de infinitas uniones podría obtener un porcentaje máximo de conversión de energía cercano al 87%. El reto es desarrollar un sistema de materiales semiconductores que pueda alcanzar un amplio rango de intervalos y ser capaz de crecer con alta calidad cristalina.

Mediante la exploración de nuevos materiales semiconductores y aplicando la ingeniería de estructura de intervalos, a través de la tensión equilibrada de pozos cuánticos, el equipo de investigación del NRL ha producido un diseño de una célula solar MJ que puede alcanzar intervalos de banda directos desde 0,7 hasta 1,8 electrón voltios (eV) con materiales en forma de reja emparejados con un substrato de fosfuro de indio (InP). En bien conocido que los materiales en emparejamiento enrejado a InP pueden alcanzar intervalos de banda de alrededor de 1,4 eV, pero no existen semiconductores ternarios de aleación con un mayor intervalo de banda directo.

La innovación primaria que ha permitido este nuevo camino hacia la alta eficiencia es la identificación de la aleación cuaternaria InAlAsSb como una capa de material de intervalo de banda que puede crecer emparejado en forma de reja a InP. A partir de su experiencia con compuestos basados en Sb para detectores y lásers, los científicos del NRL modelaron la estructura de intervalos del InAlAsSb y mostraron que este material tenía potencial para alcanzar un intervalo de banda directo tan alto como 1,8eV. Con este resultado, y usando un modelo que incluye tanto recombinaciones radioactivas como no-radioactivas, crearon un diseño de célula solar que es una potencial ruta para superar el 50% de eficiencia en la conversiòn de energía bajo iluminaciòn solar concentrada.

Via NRL

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