Las células solares tándem

Las células solares tándem pueden alcanzar mayores rendimientos de generación de energía fotovoltaica. El material absorbente sólo puede convertir un rango de longitud de onda limitado de la luz solar en electricidad de manera óptima, mientras que las otras longitudes de onda del espectro solar se utilizan de manera deficiente o no se utilizan en absoluto. Combinando células solares con diferentes bandas prohibidas, el espectro del sol se puede utilizar de manera mucho más eficiente.

El diseño de una célula solar en tándem de alta eficiencia requiere materiales absorbentes fotovoltaicos con diferentes intervalos de banda. Como regla general, las celdas solares en la parte superior de la pila monolítica tienen un intervalo de banda grande y convierten la luz UV y azul en electricidad, mientras que las células solares en la parte inferior de la pila tienen intervalos de banda más pequeños y convierten la luz roja e infrarroja de manera eficiente en electricidad.

El desarrollo de células solares fotovoltaicas ha sido un tema de investigación importante en Fraunhofer ISE desde su fundación. Desde entonces se han preocupado de aumentar la eficiencia, reducir los costos y ahorrar valiosos recursos materiales.

Investigan la tecnología tándem scon buenos medios de investigación en búsqueda de células solares tándem, que han alcanzado eficiencias de conversión máximas del 46,1%. Los nuevos enfoques de arquitecturas de células solares tándem son muy prometedores. Se centran en el desarrollo de células solares en tándem de silicio III-V y perovskita-silicio.

¿Cuál es el motivo de investigar células solares tándem?

Cada material absorbente fotovoltaico tiene la capacidad de convertir solo un rango de longitud de onda limitado de la luz solar en electricidad de manera óptima. Las otras longitudes de onda del espectro solar se utilizan mal o no se utilizan nada. Esto se debe principalmente a la banda prohibida electrónica. Este es un atributo inherente al material. Por lo tanto, la eficiencia de conversión máxima de las células solares fabricadas con un solo material se limita a alrededor del 30% dependiendo del material.

Las células solares tándem o de unión múltiple utilizan dos o más absorbedores fotovoltaicos. Cada uno de ellos tiene propiedades diferentes. Se combinan las células solares con diferentes bandas prohibidas en una llamada “pila en tándem”. Así, el espectro del sol se puede utilizar de manera mucho más eficiente.

Como regla general, las celdas solares en la parte superior de la pila monolítica tienen un intervalo de banda grande. Convierten la luz UV y azul en electricidad. A la vez, las células solares en la parte inferior de la pila tienen intervalos de banda más pequeños y convierten la luz roja e infrarroja de manera eficiente en electricidad.

Este equipo de células solares trabajando en conjunto hace posible alcanzar eficiencias de conversión mucho más altas. Al mismo tiempo, las células parecen células solares convencionales. Actualmente se trabaja únicamente en dispositivos integrados monolíticamente: solo un contacto en la parte frontal y otro en la parte posterior. Todo lo demás está integrado en la estructura del dispositivo.

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