Científicos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), del Departamento de Energía de EE.UU., han desarrollado una célula solar de perovskita bifacial, que permite que la luz solar llegue a ambos lados del dispositivo y tiene el potencial de producir mayores rendimientos de energía a costes más bajos.
Esta celda de perovskita puede operar de manera muy efectiva desde cualquier lado, según explica Kai Zhu, científico principal en el Centro de Química y Nanociencia de NREL y autor principal de un nuevo artículo publicado en la revista Joule, titulado ‘Highly efficient bifacial single-junction perovskite solar cells’.
La investigación ha sido financiada por la Oficina de Tecnologías de Energía Solar del Departamento de Energía de EE.UU.
Investigación sobre células solares bifaciales de perovskita
Las investigaciones anteriores sobre células solares bifaciales de perovskita han producido dispositivos considerados inadecuados en comparación con las células monofaciales, que tienen un récord actual del 26% de eficiencia.
Los investigadores de NREL indican que idealmente una célula bifacial debería tener una eficiencia en la parte frontal cercana a la célula monofacial de mejor rendimiento y una eficiencia similar en la parte posterior.
En este contexto, los científicos pudieron crear una celda solar donde la eficiencia bajo la iluminación de ambos lados está muy cerca. La eficiencia medida en laboratorio de la iluminación frontal superó el 23%. Desde la iluminación trasera, la eficiencia fue de aproximadamente el 91% al 93% de la frontal.
Simulaciones ópticas y eléctricas
Antes de crear la celda, los investigadores se basaron en simulaciones ópticas y eléctricas para determinar el espesor necesario. La capa de perovskita en el frente de la celda tenía que ser lo suficientemente gruesa para absorber la mayoría de los fotones de cierta parte del espectro solar, pero una capa de perovskita demasiado gruesa puede bloquear los fotones.
En la parte posterior de la celda, el equipo de NREL tuvo que determinar el grosor ideal del electrodo trasero para minimizar la pérdida resistiva.
Las simulaciones guiaron el diseño de la celda bifacial y, sin esa ayuda, los investigadores habrían tenido que producir experimentalmente celda tras celda para determinar el grosor óptimo. Finalmente descubrieron que el grosor ideal para una capa de perovskita es de alrededor de 850 nanómetros.
Para evaluar la eficiencia obtenida a través de la iluminación bifacial, los investigadores colocaron la celda entre dos simuladores solares. La luz directa se apuntó a la parte delantera, mientras que la parte trasera recibió luz reflejada. La eficiencia de la celda aumentó a medida que se incrementaba la relación entre la luz reflejada y la iluminación frontal.
Si bien los investigadores estiman que la fabricación de un módulo solar de perovskita bifacial costaría más que un módulo monofacial, indican que con el tiempo los módulos bifaciales podrían terminar siendo mejores inversiones porque generan entre un 10% y un 20% más de energía.