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Celda solar tándem CIGS, con mayor eficiencia de energía eléctrica

Un diseño teórico de celdas solares tándem construidas en películas delgadas basadas en cobre, indio, galio y selenio (CIGS) registra un 33,1 % de eficiencia de energía eléctrica frente a otras que presentan 26 % en promedio.

Manizales, 04 de octubre de 2018Agencia de Noticias UN-

Esquema de una celda solar tándem de cuatro terminales.

Estructura de celda solar CIGS propuesta en este trabajo.

Santiago Torres Jaramillo, estudiante de la Maestría en Ciencias- Física.

Una celda solar es la unidad básica de un panel solar.

La simulación se hizo en el Laboratorio de Nanoestructuras Semiconductoras de la U.N. Sede Manizales .

La U.N. Sede Manizales impulsa investigaciones que involucren energías renovables.

Así lo estableció el estudiante Santiago Torres Jaramillo, de la Maestría en Ciencias-Física de la Universidad Nacional de Colombia (U.N.) Sede Manizales, quien por medio de un diseño óptico y eléctrico de celdas solares en película delgada buscó su eficiencia de conversión de radiación solar a energía eléctrica. 

El estudiante manifestó que en el mercado actual se utilizan celdas de silicio, consideradas como una fuente para el consumo energético. Sin embargo se presenta una brecha entre el posicionamiento de estas para encontrar una óptima relación entre eficiencia-costo. 

Por este motivo, el investigador de la U.N. implementó un modelo óptico y eléctrico por medio de un software creado por él en el Laboratorio de Nanoestructuras Semiconductoras de la U.N. Sede Manizales, que le permitió evaluar el comportamiento del material CIGS para fabricar celdas solares tándem de alta eficiencia. 

“Se modificaron parámetros como longitud de difusión de portadores minoritarios del material CIGS, ancho de banda del material, espesor y velocidad de recombinación superficial, para encontrar valores óptimos con los que se puedan fabricar celdas solares basadas en cobre, indio, galio y selenio (CuInGaSe2) o CIGS”, precisó Torres Jaramillo. 

Energías renovables 

“Una celda solar es la unidad básica de un panel solar (bloque solar fotovoltaico); se considera como un dispositivo de dos o cuatro terminales que conduce como un diodo en la oscuridad y genera un fotovoltaje cuando la luz solar incide sobre ella”, explica el estudiante de maestría, quien diseñó celdas tándem de dos y cuatro terminales. En ambos casos los análisis realizados con los respectivos parámetros alcanzaron eficiencias superiores al 30 %, lo que se convertiría en una alternativa entre las tecnologías ya existentes en la industria. 

El investigador Torres Jaramillo determinó la eficiencia en función del cambio estequiométrico asociado con la relación de átomos de galio (Ga) e indio (In) en el semiconductor (capa absorbente). 

Lo anterior le permitió sugerir valores de galio del orden de 18-24 % para su implementación, considerando además que a partir de un 30 % de su concentración, e incluso un poco menos, el material comienza a degradarse. 

El investigador también corroboró reportes encontrados en la literatura para estas celdas solares, y es que, al usar valores menores de velocidad de recombinación superficial en el contacto posterior de la celda, se puede obtener mayor eficiencia con menor cantidad de material, lo que se convierte en un atractivo para su futura aplicación industrial. 

El estudiante de la U.N. les recomendó a las empresas que trabajan experimentalmente fabricar celdas solares CIGS con los parámetros óptimos expuestos en su trabajo. 

Además sugiere fabricar celdas solares tándem CIGS de cuatro terminales, ya que alcanzan eficiencias de alrededor del 33 % y no poseen restricciones de conexión como las celdas tándem de dos terminales. 

Con los resultados de esta investigación se publicó un artículo en la revista internacional Optik, el cual se puede observar a través del enlace: www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0030402618312749.

(Por: fin/JDMP/LOF
)
N.° 356

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