Estudio benchmarking sector fotovoltaico - Agencia de Desarrollo ...

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SECTOR
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ENERGÍA
Células solares multi-junction (varias capas) III-V
Estas células están compuestas de sistemas de capas bastante complejos
desarrollados en un reactor MOVPE (siglas provenientes del
inglés, Metalorganic vapour phase epitaxy) que está controlado
por un proceso semiautomático. Estas células multi-junction tienen
múltiples películas delgadas, cada una de ellas constituida por
un semiconductor diferente. Las células están compuestas de Arseniuro
de Galio y las células de triple unión están compuestas por
GaAs, Ge y GaInP 2 15 Cada semiconductor se caracteriza por una
banda de energía que aumenta su precisión para absorber radiación
electromagnética de una determinada región del espectro. Se
tienen que escoger cuidadosamente los semiconductores a utilizar
para lograr absorber la máxima electricidad posible. Las células
Fuente: SPIE.
multi-junction fueron diseñadas para ser utilizadas principalmente
en la industria espacial, como por ejemplo en los satélites y los vehículos
de exploración espacial.
Los desarrollos recientes han producido células multi-junction con
una eficiencia del 40% (SpectroLab, EE.UU.), y se espera alcanzar
en torno al 45% al final de esta década. Se espera que el incremento
en la eficiencia sea reflejado en un crecimiento de la curva de
aprendizaje y, consecuentemente, en el abaratamiento de los precios.
En el Instituto Energía Solar se han alcanzado una eficiencia
del 29% con concentraciones de 1000 soles (1MW/m 2 ) mediante
células de doble capa y se está trabajando para producir células de
triple capa con eficiencias del 35%.
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InGaP (1,84 eV)
GaAs (1,43 eV)
Si (1.1 eV) GaAs (1,43 eV) Ge (0,7 eV)
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HighGap
InGaP
GaAs
Si
LowGap2
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Ge
DSC - Dye-sensitized Solar Cells (Células solares sensibilizadas
mediante tintes) y OPV – Organic Photovoltaic Cells:
Estas células se componen de un semiconductor, como el dióxido
de titanio, cubierto por una capa de tinte. El tinte absorbe
la energía de la luz solar, que produce los denominados “excitones”.
Dichos paquetes de energía deben moverse a continuación
hacia el semiconductor. Una vez allí, generan energía
eléctrica. Estas células han llamado la atención de investigadores
por bastante tiempo desde que se demostró que tienen eficiencias
por encima del 10%. La gran desventaja de este
dispositivo fotovoltaico es la inestabilidad del electrolito líquido
usada en estos dispositivos. La investigación reciente se ha enfocado
a cambiar el electrolito líquido por semiconductores orgánicos
e inorgánicos tipo-p para mejorar la estabilidad de la
solución. Eso ha resultado en eficiencias de 3.2%. Se estima que
el coste de modulo de las células sensibilizadas mediante tinta
puede ser hasta 4 veces más bajo que lo normal y se espera que
para 2040-2050 formará una parte integral de la generación de
energía solar 16 .
La empresa líder en esta tecnología es Konarka (EE.UU.).
Nanomateriales:
Las tecnologías de nanomateriales y de células solares de nano-
La nanotecnología es una ciencia
muy reciente y de múltiples aplicaciones,
y por ello, se espera de ella que se convierta
en una de los pilares para acercar a la
fotovoltaica a la competitividad directa con el
resto de fuentes energéticas.
Introducción
cristal están en las etapas iníciales de desarrollo pero seguramente
ganarán importancia en los próximos 3 a 4 años.
La nanotecnología es una ciencia muy reciente y de múltiples
aplicaciones, y por ello, se espera de ella que se convierta
en una de los pilares para acercar a la fotovoltaica a la
competitividad directa con el resto de fuentes energéticas.
Estas tecnologías básicamente explotan las propiedades de
nanomateriales para asegurar que se obtienen usos útiles
del espectro infrarrojo de la célula solar. Una de las innovaciones
que se destacan en este área es la tecnología de tinta de silicio que
la empresa californiana Innovalight ha desarrollado usando los efectos
quantum de las nanopartículas de silicio, y la tecnología de célula solar
que se está desarrollando la empresa Nanohorizon. Todos estos avances
seguramente ayudarán a que la tecnología fotovoltaica alcanza eficiencias
del 30% al menos comercializable en los próximos 5 a 10 años 17 .
15 EU Photovoltaic Technology Platform: The Strategic Research Agenda (SRA), Working
Group 3 “Science, Technology and Applications (WG3), Activity: Concentration
Photovoltaics (CPV), Dr. Andreas Bett, Dr. Francesca Ferrazza, Johannes
Herzog, Dr. Antonio Marti, Prof. Wolfram Wettling, Freiburg, April 28th, 2006
16 Photovoltaics – Global Technology Developments, Frost and Sullivan, 2006
17 Photovoltaics – Global Technology Developments, Frost and Sullivan, 2006
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