La eficiencia de las células solares se refiere a la porción de energía en forma de luz solar que la célula solar puede convertir en electricidad mediante energía fotovoltaica .
La eficiencia de las células solares utilizadas en un sistema fotovoltaico , en combinación con la latitud y el clima, determina la producción energética anual del sistema. Por ejemplo, un panel solar con una eficiencia del 20 % y un área de 1 m 2 producirá 200 kWh/año en condiciones de prueba estándar si se expone al valor de irradiancia solar de la condición de prueba estándar de 1000 W/m 2 durante 2,74 horas al día. Por lo general, los paneles solares están expuestos a la luz solar durante más tiempo en un día determinado, pero la irradiancia solar es inferior a 1000 W/m 2 durante la mayor parte del día. Un panel solar puede producir más cuando el Sol está alto en el cielo de la Tierra y producirá menos en condiciones nubladas o cuando el Sol está bajo en el cielo, generalmente el Sol está más bajo en el cielo en invierno.
Dos factores dependientes de la ubicación que afectan el rendimiento de la energía solar fotovoltaica son la dispersión y la intensidad de la radiación solar. Estas dos variables pueden variar mucho entre cada país. [1] Las regiones globales que tienen altos niveles de radiación durante todo el año son el Medio Oriente, el norte de Chile, Australia, China y el suroeste de Estados Unidos. [1] [2] En un área solar de alto rendimiento como el centro de Colorado, que recibe una insolación anual de 2000 kWh/m 2 /año, [3] se puede esperar que un panel produzca 400 kWh de energía por año. Sin embargo, en Michigan, que recibe sólo 1400 kWh/m 2 /año, [3] el rendimiento energético anual se reducirá a 280 kWh para el mismo panel. En las latitudes más al norte de Europa, los rendimientos son significativamente menores: 175 kWh de rendimiento energético anual en el sur de Inglaterra en las mismas condiciones. [4]
Varios factores afectan la eficiencia de conversión de una celda, incluida su reflectancia , eficiencia termodinámica , eficiencia de separación de portadores de carga , eficiencia de recolección de portadores de carga y valores de eficiencia de conducción . [6] [5] Debido a que estos parámetros pueden ser difíciles de medir directamente, en su lugar se miden otros parámetros, incluida la eficiencia cuántica , la relación de voltaje de circuito abierto (V OC ) y el factor de llenado. Las pérdidas por reflectancia se tienen en cuenta en el valor de la eficiencia cuántica, ya que afectan la "eficiencia cuántica externa". Las pérdidas por recombinación se explican por la eficiencia cuántica, la relación V OC y los valores del factor de llenado. Las pérdidas resistivas se explican predominantemente por el valor del factor de llenado, pero también contribuyen a los valores de eficiencia cuántica y relación V OC .
A partir de 2024, el récord mundial de eficiencia de células solares es del 47,6%, establecido en mayo de 2022 por Fraunhofer ISE, con una célula fotovoltaica de concentración (CPV) de cuatro uniones III-V. [7] Esto superó el récord anterior del 47,1%, establecido en 2019 por células solares concentradoras de uniones múltiples desarrolladas en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) , Golden, Colorado, EE. UU., [8] que se estableció en condiciones de laboratorio, en condiciones extremadamente luz concentrada. El récord en condiciones reales también lo ostenta el NREL, que desarrolló células de triple unión con una eficiencia probada del 39,5%. [9] [10]
Los factores que afectan la eficiencia de la conversión de energía fueron expuestos en un artículo histórico de William Shockley y Hans Queisser en 1961. [11] Consulte el límite de Shockley-Queisser para obtener más detalles.
Si se tiene una fuente de calor a temperatura T s y un disipador de calor más frío a temperatura T c , el valor máximo teóricamente posible para la relación entre trabajo (o energía eléctrica) obtenido y calor suministrado es 1- T c / T s , dado por una máquina térmica de Carnot . Si tomamos 6000 K para la temperatura del sol y 300 K para las condiciones ambientales de la Tierra, esto equivale al 95%. En 1981, Alexis de Vos y Herman Pauwels demostraron que esto se puede lograr con una pila de un número infinito de celdas con bandas prohibidas que van desde el infinito (las primeras celdas encontradas por los fotones entrantes) hasta cero, con un voltaje en cada celda muy cercano. al voltaje de circuito abierto, igual al 95% de la banda prohibida de esa celda, y con una radiación de cuerpo negro de 6000 K proveniente de todas direcciones. Sin embargo, la eficiencia del 95% lograda significa que la energía eléctrica es el 95% de la cantidad neta de luz absorbida: la chimenea emite radiación ya que tiene una temperatura distinta de cero, y esta radiación debe restarse de la radiación entrante al calcular la cantidad de calor que se transfiere y la eficiencia. También consideraron el problema más relevante de maximizar la potencia de salida de una pila iluminada desde todas las direcciones por una radiación de cuerpo negro de 6000 K. En este caso, los voltajes deben reducirse a menos del 95% de la banda prohibida (el porcentaje no es constante en todas las celdas). La eficiencia teórica máxima calculada es del 86,8% para una pila de un número infinito de celdas, utilizando la radiación solar concentrada entrante. [12] Cuando la radiación entrante proviene únicamente de un área del cielo del tamaño del sol, el límite de eficiencia cae al 68,7%. [13]
Sin embargo, los sistemas fotovoltaicos normales tienen sólo una unión p-n y, por lo tanto, están sujetos a un límite de eficiencia inferior, denominado "eficiencia máxima" por Shockley y Queisser. Los fotones con una energía por debajo de la banda prohibida del material absorbente no pueden generar un par electrón-hueco , por lo que su energía no se convierte en una producción útil y solo genera calor si se absorbe. Para los fotones con una energía superior a la energía de la banda prohibida, solo una fracción de la energía por encima de la banda prohibida se puede convertir en salida útil. Cuando se absorbe un fotón de mayor energía, el exceso de energía por encima de la banda prohibida se convierte en energía cinética de la combinación de portadores. El exceso de energía cinética se convierte en calor a través de interacciones de fonones a medida que la energía cinética de los portadores disminuye hasta alcanzar la velocidad de equilibrio. Las células tradicionales de unión simple con una banda prohibida óptima para el espectro solar tienen una eficiencia teórica máxima del 33,16%, el límite de Shockley-Queisser . [14]
Las células solares con múltiples materiales absorbentes de banda prohibida mejoran la eficiencia al dividir el espectro solar en contenedores más pequeños donde el límite de eficiencia termodinámica es mayor para cada contenedor. [15]
Cuando un fotón es absorbido por una célula solar, puede producir un par electrón-hueco. Uno de los portadores puede llegar a la unión p-n y contribuir a la corriente producida por la célula solar; dicho transportista se dice que está recogido . O bien, los portadores se recombinan sin ninguna contribución neta a la corriente celular.
La eficiencia cuántica se refiere al porcentaje de fotones que se convierten en corriente eléctrica (es decir, portadores recolectados) cuando la celda funciona en condiciones de cortocircuito. Los dos tipos de cuantos a los que se suele hacer referencia cuando se habla de células solares son el externo y el interno. La eficiencia cuántica externa (EQE) se relaciona con las propiedades medibles de la célula solar. La eficiencia cuántica "externa" de una célula solar de silicio incluye el efecto de pérdidas ópticas como la transmisión y la reflexión. Se pueden tomar medidas para reducir estas pérdidas. Las pérdidas por reflexión, que pueden representar hasta el 10% de la energía incidente total, se pueden reducir drásticamente utilizando una técnica llamada texturización, un método de captura de luz que modifica la trayectoria promedio de la luz. [dieciséis]
La eficiencia cuántica interna (IQE) proporciona información sobre los parámetros internos del material, como el coeficiente de absorción o la eficiencia cuántica de luminiscencia interna. [17] IQE se utiliza principalmente para ayudar a comprender el potencial de un determinado material en lugar de un dispositivo. [17]
La eficiencia cuántica se expresa más útilmente como una medida espectral (es decir, en función de la longitud de onda o la energía del fotón). Dado que algunas longitudes de onda se absorben más eficazmente que otras, las mediciones espectrales de la eficiencia cuántica pueden proporcionar información valiosa sobre la calidad de la masa y las superficies del semiconductor.
La eficiencia cuántica no es lo mismo que la eficiencia general de conversión de energía, ya que no transmite información sobre la fracción de energía que convierte la célula solar.
Una célula solar puede funcionar en una amplia gama de voltajes (V) y corrientes (I). Al aumentar continuamente la carga resistiva en una celda irradiada desde cero (un cortocircuito ) a un valor muy alto (un circuito abierto ), se puede determinar el punto de máxima potencia , el punto que maximiza V×I; es decir, la carga para la cual la celda puede entregar la máxima potencia eléctrica a ese nivel de irradiación. (La potencia de salida es cero tanto en el extremo de cortocircuito como en el de circuito abierto).
El punto de máxima potencia de una célula solar se ve afectado por su temperatura. Conociendo los datos técnicos de determinadas células solares, su potencia de salida a una determinada temperatura se puede obtener mediante , ¿dónde está la potencia generada en las condiciones de prueba estándar? es la temperatura real de la célula solar.
Una célula solar de silicio monocristalino de alta calidad, a una temperatura de 25 °C, puede producir un circuito abierto de 0,60 V ( V OC ). La temperatura de la celda a plena luz solar, incluso con una temperatura del aire de 25 °C, probablemente será cercana a los 45 °C, lo que reducirá el voltaje de circuito abierto a 0,55 V por celda. La tensión cae modestamente, en este tipo de celda, hasta que se acerca la corriente de cortocircuito ( I SC ). La potencia máxima (con una temperatura de celda de 45 °C) normalmente se produce con entre el 75 % y el 80 % de la tensión de circuito abierto (0,43 V en este caso) y el 90 % de la corriente de cortocircuito. Esta salida puede ser hasta el 70% del producto V OC x I SC . La corriente de cortocircuito ( I SC ) de una celda es casi proporcional a la iluminación, mientras que el voltaje de circuito abierto ( V OC ) puede caer solo un 10 % con una caída de iluminación del 80 %. Las celdas de menor calidad tienen una caída de voltaje más rápida al aumentar la corriente y podrían producir solo 1/2 V OC a 1/2 I SC . La potencia de salida utilizable podría así caer del 70% del producto V OC x I SC al 50% o incluso tan solo el 25%. Los proveedores que califican la "potencia" de sus células solares sólo como V OC x I SC , sin proporcionar curvas de carga, pueden estar distorsionando seriamente su rendimiento real.
El punto de máxima potencia de una instalación fotovoltaica varía con la iluminación incidente. Por ejemplo, la acumulación de polvo en los paneles fotovoltaicos reduce el punto de máxima potencia. [18] Recientemente, se han desarrollado nuevas investigaciones para eliminar el polvo de los paneles solares mediante el uso de sistemas de limpieza electrostáticos. En tales sistemas, un campo electrostático aplicado en la superficie de los paneles solares hace que las partículas de polvo se muevan en forma de "flip-flop". [19] Luego, debido a la gravedad y al hecho de que los paneles solares están ligeramente inclinados, las partículas de polvo son arrastradas hacia abajo por la gravedad. [19] Estos sistemas sólo requieren un pequeño consumo de energía y mejoran el rendimiento de las células solares, especialmente cuando se instalan en el desierto, donde la acumulación de polvo contribuye a disminuir el rendimiento del panel solar. Además, para sistemas lo suficientemente grandes como para justificar el gasto adicional, un rastreador del punto de máxima potencia rastrea la potencia instantánea midiendo continuamente el voltaje y la corriente (y por lo tanto, la transferencia de potencia) y utiliza esta información para ajustar dinámicamente la carga de modo que se alcance la potencia máxima. siempre transferido, independientemente de la variación de la iluminación.
Otro término que define el comportamiento general de una célula solar es el factor de llenado ( FF ). Este factor es una medida de la calidad de una célula solar. Esta es la potencia disponible en el punto de máxima potencia ( P m ) dividida por el voltaje de circuito abierto ( V OC ) y la corriente de cortocircuito ( I SC ):
El factor de relleno se puede representar gráficamente mediante el barrido IV, donde es la relación de las diferentes áreas rectangulares. [20]
El factor de llenado se ve directamente afectado por los valores de la serie de la celda, las resistencias en derivación y las pérdidas de los diodos. Aumentar la resistencia en derivación (R sh ) y disminuir la resistencia en serie (R s ) conduce a un factor de llenado más alto, lo que resulta en una mayor eficiencia y acerca la potencia de salida de la celda a su máximo teórico. [21]
Los factores de llenado típicos oscilan entre el 50% y el 82%. El factor de llenado de una célula fotovoltaica de silicio normal es del 80%.
La eficiencia de conversión de energía se mide dividiendo la producción eléctrica por la potencia de la luz incidente. Los factores que influyen en la salida incluyen la distribución espectral, la distribución espacial de potencia, la temperatura y la carga resistiva. La norma IEC 61215 se utiliza para comparar el rendimiento de las células y está diseñada en torno a condiciones y temperaturas (STC) estándar (terrestres, templadas): irradiancia de 1 kW/m 2 , una distribución espectral cercana a la radiación solar a través de AM ( masa de aire ) de 1,5 y una temperatura de la celda de 25 °C. La carga resistiva se varía hasta alcanzar el pico o punto de máxima potencia (MPP). La potencia en este punto se registra como Watt-pico (Wp). El mismo estándar se utiliza para medir la potencia y la eficiencia de los módulos fotovoltaicos.
La masa de aire afecta la producción. En el espacio, donde no hay atmósfera, el espectro del Sol está relativamente sin filtrar. Sin embargo, en la Tierra, el aire filtra la luz entrante, cambiando el espectro solar. El efecto de filtrado varía desde la Masa de aire 0 (AM0) en el espacio hasta aproximadamente la Masa de aire 1,5 en la Tierra. Multiplicando las diferencias espectrales por la eficiencia cuántica de la célula solar en cuestión se obtiene la eficiencia. Las eficiencias terrestres suelen ser mayores que las eficiencias espaciales. Por ejemplo, una célula solar de silicio en el espacio podría tener una eficiencia del 14% en AM0, pero del 16% en la Tierra en AM 1,5. Sin embargo, tenga en cuenta que el número de fotones incidentes en el espacio es considerablemente mayor, por lo que la célula solar podría producir considerablemente más energía en el espacio, a pesar de la menor eficiencia, como lo indica el porcentaje reducido de la energía incidente total capturada.
La eficiencia de las células solares varía desde el 6% para las células solares basadas en silicio amorfo hasta el 44,0% con células de producción de uniones múltiples y el 44,4% con matrices múltiples ensambladas en un paquete híbrido. [22] [23] Las eficiencias de conversión de energía de las células solares de Si multicristalinas disponibles comercialmente son de alrededor del 14% al 19%. [24] Las celdas de mayor eficiencia no siempre han sido las más económicas; por ejemplo, una celda multiunión con una eficiencia del 30% basada en materiales exóticos como el arseniuro de galio o el seleniuro de indio producida en bajo volumen podría costar cien veces más que una del 8%. eficiente celda de silicio amorfo en producción en masa, al tiempo que ofrece solo aproximadamente cuatro veces la producción.
Sin embargo, existe una manera de "impulsar" la energía solar. Al aumentar la intensidad de la luz, los portadores típicamente fotogenerados aumentan, lo que aumenta la eficiencia hasta en un 15%. Estos llamados " sistemas concentradores " sólo han comenzado a ser rentables gracias al desarrollo de células de GaAs de alta eficiencia. El aumento de intensidad normalmente se logra mediante el uso de ópticas de concentración. Un sistema concentrador típico puede utilizar una intensidad de luz de 6 a 400 veces la del Sol y aumentar la eficiencia de una celda de GaAs de un sol del 31% en AM 1,5 al 35%.
Un método común utilizado para expresar los costos económicos es calcular un precio por kilovatio-hora (kWh) entregado. La eficiencia de las células solares en combinación con la radiación disponible tiene una gran influencia en los costes, pero en general la eficiencia general del sistema es importante. Las células solares disponibles comercialmente (a partir de 2006) alcanzaron eficiencias del sistema entre el 5 y el 19%.
Los dispositivos de silicio cristalino no dopado se acercan al límite teórico de eficiencia del 29,43%. [25] En 2017, se logró una eficiencia del 26,63 % en una celda de heterounión de silicio amorfo/silicio cristalino que coloca contactos positivos y negativos en la parte posterior de la celda. [26] [27]
El tiempo de recuperación de la energía se define como el tiempo de recuperación necesario para generar la energía gastada en la fabricación de un módulo fotovoltaico moderno. En 2008, se estimó que era de 1 a 4 años [28] [29] dependiendo del tipo de módulo y la ubicación. Con una vida útil típica de 20 a 30 años, esto significa que las células solares modernas serían productoras netas de energía, es decir, generarían más energía durante su vida que la energía gastada en producirlas. [28] [30] [31] En general, las tecnologías de película delgada , a pesar de tener eficiencias de conversión comparativamente bajas, logran tiempos de recuperación de energía significativamente más cortos que los sistemas convencionales (a menudo < 1 año). [32]
Un estudio publicado en 2013 en el que la literatura existente encontró que el tiempo de recuperación de la energía era de entre 0,75 y 3,5 años, con células de película delgada en el extremo inferior y células de silicio multicristalino (multi-Si) con un tiempo de recuperación de 1,5 a 2,6 años. [33] Una revisión de 2015 evaluó el tiempo de recuperación de la energía y el TRE de la energía solar fotovoltaica. En este metaestudio, que utiliza una insolación de 1.700 kWh/m 2 /año y una vida útil del sistema de 30 años, se encontraron TRE medias armonizadas entre 8,7 y 34,2. El tiempo medio armonizado de recuperación de la energía varió entre 1,0 y 4,1 años. [34] Los dispositivos de silicio cristalino alcanzan en promedio un período de recuperación de la energía de dos años. [28] [35]
Como cualquier otra tecnología, la fabricación de células solares depende de la existencia de un complejo sistema de fabricación industrial global. Esto incluye los sistemas de fabricación que normalmente se tienen en cuenta en las estimaciones de energía de fabricación; los sistemas contingentes de minería, refinación y transporte global; y otros sistemas de apoyo intensivos en energía, incluidos sistemas financieros, de información y de seguridad. La dificultad para medir dichos gastos generales de energía confiere cierta incertidumbre a cualquier estimación de los tiempos de recuperación. [36]
El lado iluminado de algunos tipos de células solares, de película delgada, tiene una película conductora transparente para permitir que la luz entre en el material activo y recoja los portadores de carga generados. Normalmente, para este fin se utilizan películas con alta transmitancia y alta conductancia eléctrica, como óxido de indio y estaño, polímeros conductores o redes de nanocables conductores. Existe un equilibrio entre alta transmitancia y conductancia eléctrica, por lo que se debe elegir la densidad óptima de nanocables conductores o estructura de red conductora para lograr una alta eficiencia. [5]
La inclusión de efectos de dispersión de luz en las células solares es una estrategia fotónica para aumentar la absorción de los fotones de baja energía de la luz solar (principalmente en el rango del infrarrojo cercano) para los cuales el material fotovoltaico presenta un coeficiente de absorción reducido. Este esquema de captura de luz se logra desviando los rayos de luz de la dirección incidente, aumentando así la longitud de su recorrido en el absorbente de las células. [38] Los enfoques convencionales utilizados para implementar la difusión de la luz se basan en superficies traseras/frontales texturizadas, pero se han demostrado muchos diseños ópticos alternativos con resultados prometedores basados en rejillas de difracción, matrices de nano/micropartículas metálicas o dieléctricas, micropartículas ópticas de onda. estructuración, entre otros. [39] Cuando se aplican en el frente de los dispositivos, estas estructuras pueden actuar como recubrimientos antirreflectantes geométricos, reduciendo simultáneamente el reflejo de la luz saliente.
Por ejemplo, revestir la superficie receptora de luz de la celda con pernos metálicos de tamaño nanométrico puede aumentar sustancialmente la eficiencia de la celda. La luz se refleja en estos montantes en un ángulo oblicuo con respecto a la celda, lo que aumenta la longitud del camino de la luz a través de la celda. Esto aumenta la cantidad de fotones absorbidos por la célula y la cantidad de corriente generada. [40] Los principales materiales utilizados para los nano-postes son plata , oro y aluminio . El oro y la plata no son muy eficientes, ya que absorben gran parte de la luz del espectro visible, que contiene la mayor parte de la energía presente en la luz solar, reduciendo la cantidad de luz que llega a la célula. [40] El aluminio absorbe sólo la radiación ultravioleta y refleja tanto la luz visible como la infrarroja, por lo que se minimiza la pérdida de energía. El aluminio puede aumentar la eficiencia de la celda hasta un 22% (en condiciones de laboratorio). [41]
Los revestimientos antirreflectantes están diseñados para reducir la luz solar reflejada por las células solares, mejorando así la luz transmitida al absorbente fotovoltaico. [42] Esto se puede lograr causando la interferencia destructiva de las ondas de luz reflejadas, como con recubrimientos basados en la composición de (múltiples) capas frontales, y/o mediante la coincidencia geométrica del índice de refracción causada por la topografía de la superficie, con muchos arquitecturas inspiradas en la naturaleza. [43] Por ejemplo, la matriz de pezones, una matriz hexagonal de nanoestructuras cónicas de longitud de onda inferior, se puede ver en la superficie de los ojos de la polilla. [43] Se informó que la utilización de este tipo de arquitectura de superficie minimiza las pérdidas por reflexión en un 25%, convirtiendo el fotón capturado adicional en un aumento del 12% en la energía de una célula solar. [43]
El uso de microestructuras frontales, como las que se consiguen con texturizado u otras características fotónicas, también se puede utilizar como método para lograr antirreflectividad, en el que la superficie de una célula solar se altera de modo que la luz incidente experimenta una reducción gradual. aumentar el índice de refracción efectivo al viajar desde el aire hacia el material fotovoltaico. Estas superficies se pueden crear mediante grabado o litografía. Al mismo tiempo, promueven efectos de dispersión de la luz que mejoran aún más la absorción, particularmente de los fotones de la luz solar de longitud de onda más larga. [37] Agregar una superficie trasera plana además de texturizar la superficie frontal ayuda aún más a atrapar la luz dentro de la celda, proporcionando así una trayectoria óptica más larga.
Un aumento en la temperatura de la célula solar de aproximadamente 1 °C provoca una disminución de la eficiencia de aproximadamente el 0,45%. Para evitar esto, se puede aplicar una capa de cristal de sílice transparente a los paneles solares. La capa de sílice actúa como un cuerpo negro térmico que emite calor en forma de radiación infrarroja al espacio, enfriando la célula hasta 13 °C. [44] El enfriamiento radiativo puede así prolongar la vida útil de las células solares. [45] La integración total del sistema de energía solar y enfriamiento radiativo se conoce como sistema combinado SE-RC, que ha demostrado una mayor ganancia de energía por unidad de área en comparación con los sistemas no integrados. [46]
La pasivación de la superficie es fundamental para la eficiencia de las células solares. [47] Se han realizado muchas mejoras en la parte frontal de las células solares producidas en masa, pero la superficie posterior de aluminio está impidiendo mejoras de eficiencia. [48] La eficiencia de muchas células solares se ha beneficiado mediante la creación de las llamadas células emisoras y traseras pasivadas (PERC). La deposición química de una pila de capas de pasivación dieléctrica en la superficie posterior que también está hecha de una película delgada de sílice u óxido de aluminio cubierta con una película de nitruro de silicio ayuda a mejorar la eficiencia de las células solares de silicio . Esto ayudó a aumentar la eficiencia de la celda para el material de oblea comercial de Cz-Si de poco más del 17% a más del 21% a mediados de la década de 2010, [49] y la eficiencia de la celda para el cuasi-mono-Si a un récord del 19,9%.
Para las células solares CIGS también se han implementado conceptos de pasivación de la superficie trasera de las células solares de silicio. [50] La pasivación de la superficie trasera muestra el potencial de mejorar la eficiencia. Como materiales de pasivación se han utilizado Al 2 O 3 y SiO 2 . Los contactos puntuales de tamaño nanométrico en la capa de Al 2 O 3 [51] y los contactos de línea en la capa de SiO2 [52] proporcionan la conexión eléctrica del absorbente CIGS al electrodo trasero de molibdeno . Los contactos puntuales en la capa de Al 2 O 3 se crean mediante litografía de haz de electrones y los contactos lineales en la capa de SiO 2 se crean mediante fotolitografía . Además, la implementación de las capas de pasivación no cambia la morfología de las capas CIGS.
Aunque no constituyen una estrategia directa para mejorar la eficiencia, los materiales de película delgada son muy prometedores para las células solares en términos de bajos costos y adaptabilidad a las estructuras y marcos tecnológicos existentes. [53] Dado que los materiales son tan delgados, carecen de la absorción óptica de las células solares de material a granel. Se han demostrado intentos para corregir esto, como esquemas de captura de luz que promueven la dispersión de la luz. [54] También es importante la recombinación de la superficie de la película delgada. Dado que este es el proceso de recombinación dominante en las células solares de película delgada a nanoescala, es crucial para su eficiencia. Agregar una fina capa pasivante de dióxido de silicio podría reducir la recombinación.
Las células solares en tándem combinan dos materiales para aumentar la eficiencia. En 2022 se anunció un dispositivo que combinaba múltiples perovskitas con múltiples capas de silicio. Las perovskitas demuestran una capacidad notable para capturar y convertir eficientemente la luz azul, complementando al silicio, que es particularmente hábil para absorber longitudes de onda rojas e infrarrojas. Esta sinergia única entre las perovskitas y el silicio en las tecnologías de células solares permite una absorción más completa del espectro solar, mejorando la eficiencia y el rendimiento generales de los dispositivos fotovoltaicos. La celda alcanzó una eficiencia del 32,5%. [55]
Energía solar fotovoltaica: datos de un conjunto de 25 m2 en Cambridgeshire en 2006
