MADRID, 3 Jun. (EUROPA PRESS) -
Científicos de la Universidad de Manchester han liderado la solución a una carencia clave en el diseño de los paneles solares después de 40 años de investigación en todo el mundo.
Los paneles solares se encuentran entre los sistemas más disponibles para generar energía a través de fuentes renovables debido a su bajo coste relativo y la disponibilidad del consumidor. Sin embargo, la mayoría de las células solares solo alcanzan un 20 por ciento de eficiencia: por cada kW de luz solar equivalente, se pueden generar aproximadamente 200W de potencia eléctrica.
Ahora, un equipo internacional de investigadores ha resuelto un problema fundamental clave de defectos materiales que limita y degrada la eficiencia de las células solares. El problema ha sido conocido y estudiado durante más de 40 años, con más de 270 trabajos de investigación atribuidos al problema sin solución.
La nueva investigación muestra la primera observación de un defecto material previamente desconocido que limita la eficiencia de las células solares de silicio.
El profesor Tony Peaker, quien coordinó la investigación publicada en el Journal of Applied Physics, dijo en un comunicado: "Debido al impacto ambiental y financiero, la 'degradación de la eficiencia' de los paneles solares ha sido un tema de gran interés científico y de ingeniería en las últimas cuatro décadas. Sin embargo, a pesar de algunas de las mejores mentes en el negocio trabajando en ello, el problema ha resistido firmemente la resolución hasta ahora".
"Durante las primeras horas de operación, después de la instalación, la eficiencia de un panel solar cae del 20 por ciento a aproximadamente el 18 por ciento. Una caída absoluta del 2 por ciento en la eficiencia puede no parecer un gran problema, pero si se considera que estos paneles solares ahora son responsables de entregar una fracción grande y en crecimiento exponencial de las necesidades energéticas totales del mundo, es una pérdida significativa de capacidad de generación de electricidad".
El costo energético de este déficit en las medidas de capacidad solar instalada en el mundo en los 10 gigavatios equivale a más energía de la que produce el total combinado de 15 centrales nucleares del Reino Unido. Por lo tanto, el déficit solar debe ser cubierto por otras fuentes de energía menos sostenibles, como la quema de combustibles fósiles.
El enfoque teórico y experimental multidisciplinario empleado por los investigadores identificó el mecanismo responsable de la degradación inducida por la luz (LID). Combinando una técnica eléctrica y óptica especializada, conocida como "espectroscopia transitoria de nivel profundo" (DLTS), el equipo descubrió la existencia de un defecto material que inicialmente permanece inactivo dentro del uso de silicio para fabricar las células.
La carga electrónica dentro de la mayor parte de la célula solar de silicio se transforma bajo la luz solar, parte de su proceso de generación de energía. El equipo descubrió que esta transformación implica una "trampa" altamente efectiva que evita el flujo de portadores de carga (electrones) fotogenerados.
El coautor Iain Crowe dijo: "Este flujo de electrones es lo que determina el tamaño de la corriente eléctrica que una célula solar puede suministrar a un circuito, cualquier cosa que lo impida reduce efectivamente la eficiencia de la célula solar y la cantidad de energía eléctrica que se puede generar para un nivel dado de luz solar. Hemos comprobado que el defecto existe, ahora se necesita una solución de ingeniería".
La técnica estándar de la industria utilizada para determinar la calidad del material de silicio mide la vida útil de los portadores de carga, que es más largo en material de alta calidad con menos "trampas". Los investigadores en Manchester liderados por el profesor Matthew Halsall encontraron que sus observaciones estaban fuertemente correlacionadas con el tiempo de vida del portador de carga, que se redujo significativamente después de la transformación del defecto bajo iluminación. También notaron que el efecto era reversible, la vida útil aumentó nuevamente cuando el material se calentaba en la oscuridad, un proceso comúnmente utilizado para eliminar las "trampas".
