El instituto de investigación alemán afirmó que la célula de arseniuro de galio ha logrado la mayor eficiencia hasta la fecha para la conversión de luz en electricidad.
El Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE) de Alemania afirma haber logrado una eficiencia de conversión del 68,9% para una célula solar III-V que puede utilizarse en sistemas de transmisión de energía por láser.
“En esta nueva forma de transferencia de energía, denominada energía mediante luz, la energía láser se suministra a través del aire o mediante una fibra óptica a una célula fotovoltaica cuyas propiedades coinciden con la potencia y la longitud de onda de la luz láser monocromática”, explican los científicos.
“En comparación con la transmisión de energía convencional a través de cables de cobre, los sistemas de energía por luz son especialmente beneficiosos para aplicaciones que requieren una fuente de alimentación aislada galvánicamente, protección contra rayos o explosiones, compatibilidad electromagnética o transmisión de energía completamente inalámbrica, por ejemplo”.
Los sistemas de transmisión de energía por láser no son muy diferentes de los sistemas de transmisión de energía basados en la tecnología de microondas. Estos sistemas convierten la fuente de energía en un emisor que genera una radiación electromagnética direccional, que posteriormente es absorbida en un receptor. Este último puede entonces convertir esta energía en electricidad, calor o hidrógeno. Estos sistemas pueden utilizarse, entre otras cosas, para la supervisión de turbinas eólicas y líneas de alta tensión, así como para sensores de combustible en depósitos de aviones y redes ópticas pasivas.
La célula se construyó con capas cultivadas sobre un sustrato de arseniuro de galio, que posteriormente se retiró, y se aplicó un espejo altamente reflectante a la superficie posterior de la estructura semiconductora ultrafina restante. El reflector se optimizó ópticamente mediante una combinación de cerámica y plata, y el absorbedor de la célula se basó en arseniuro de galio dopado con nitrógeno y arseniuro de galio de aluminio de tipo p.
“Este enfoque de película fina tiene dos ventajas claras para la eficiencia”, explicó el jefe del equipo de investigación del Fraunhofer ISE, Henning Helmers.
“En primer lugar, los fotones quedan atrapados en la célula y la absorción se maximiza para las energías de los fotones cercanas al bandgap, lo que minimiza simultáneamente las pérdidas por termalización y transmisión, haciendo que la célula sea más eficiente”.
“En segundo lugar, los fotones generados internamente por la recombinación radiante quedan atrapados y se reciclan eficazmente. Esto prolonga el tiempo de vida efectivo del portador, aumentando así adicionalmente el voltaje”.
Otros investigadores del Fraunhofer ISE lograron en abril una eficiencia de conversión del 35,9% para una célula solar monolítica de triple unión basada en silicio. En agosto de 2020, el instituto de investigación anunció una eficiencia de conversión del 25,9% para una célula solar en tándem III-V cultivada directamente sobre silicio.
Esta célula es una versión modificada de una célula solar III-V con una eficiencia del 34,5% que se fabrica mediante un proceso conocido como unión directa de placas, en el que las capas III-V se depositan primero en un sustrato de arseniuro de galio (GaAs) de aluminio y luego se presionan entre sí.
Investigadores de la Universidad de Tampere (Finlandia) han desarrollado recientemente una célula solar multijunción III-V que, según se afirma, tiene el potencial de alcanzar una eficiencia de conversión de energía cercana al 50%. El Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) de Estados Unidos anunció el año pasado una eficiencia del 32,9% para un dispositivo de célula en tándem que utiliza materiales III-V.
Noticia tomada de: PV Magazine / Traducción libre del inglés por World Energy Trade
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