Nuevos diseños para mejorar eficiencia y reducir costos de las celdas solares

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CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y DE ESTUDIOS AVANZADOS

Boletín de Prensa

No. 057

7 de septiembre 2016

  • Propone investigador alternativas para ahorrar materiales al reducir su espesor

La potencialidad que tiene la energía solar fotovoltaica (energía eléctrica obtenida a partir de la radiación solar) va de la mano con el desarrollo de nuevos materiales para las fotoceldas que conviertan la radiación del sol en energía eléctrica en la forma más eficiente y con el más bajo costo. Esa es una de las prioridades de la investigación realizada por Arturo Morales Acevedo.

Por más de 30 años, el investigador del Departamento de Ingeniería Eléctrica del Cinvestav se ha dedicado a investigar nuevas formas de hacer más eficientes las celdas solares a fin de obtener menores costos de la energía eléctrica producida de esta manera.

Uno de sus últimos trabajos se basa en el diseño de celdas ultra-delgadas elaboradas con teluro de cadmio (CdTe), un compuesto químico semiconductor que se emplea en fotoceldas de última generación, y que tienen gran potencial para reducir el costo de la energía fotovoltaica.

“El teluro de cadmio es un material que ha demostrado que puede usarse en celdas solares con alta eficiencia en la conversión de la energía solar en electricidad. Sin embargo, se busca reducir el espesor de las fotoceldas debido al alto costo de producción para obtener el teluro de cadmio ya que es un material escaso”, expuso el investigador del Cinvestav.

Actualmente las películas de teluro de cadmio que componen las celdas pueden tener un espesor de 5 a 10 micrómetros, pero se espera que lleguen a tener sólo una micra de espesor. Es decir, se tendría un ahorro del 80 al 90 por ciento del material al fabricar este tipo de celdas solares.

Para este propósito, Morales Acevedo ha propuesto dos ideas: Una es incluir zinc de manera gradual en el CdTe, y de esta forma se produciría una mejor colección de los portadores de carga generados por la radiación solar. Otra es introducir una capa muy delgada de Teluro de Zinc (ZnTe) en la parte posterior de la celda solar de CdTe. Esto causaría una menor pérdida de los portadores foto-generados y ayudaría a aumentar el voltaje producido.

Con la primera propuesta causaría una especie de resbaladilla para los electrones dentro del material, de forma que se acelerarían y la probabilidad de pérdida en su trayecto se reduciría”. Esto a su vez ayudará a aumentar tanto la corriente como el voltaje generados por la celda solar.

Pero la aportación del investigador del Departamento de Ingeniería Eléctrica del Cinvestav no se basa sólo en añadir un elemento más al compuesto o una capa adicional, sino también en el diseño mismo de las celdas. Ha mostrado que es posible hacer celdas solares con alta eficiencia (mayor a 23 por ciento) con capas de un micrómetro de CdTe o de CdZnTe (con composición variable de Zn).

El experto en energía solar señaló que estas propuestas para el diseño de nuevas celdas fotovoltaicas se han presentado en diversos artículos científicos publicados en los últimos años, los cuales han sido citados por otros investigadores, y que diversos laboratorios alrededor del mundo ya están realizando pruebas de estos conceptos.

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