Los paneles solares son piezas tecnológicas fantásticas, pero necesitamos descubrir cómo hacer que sean incluso más eficiente – y el año pasado, los científicos resolvieron un misterio de 40 años en torno a uno de los obstáculos clave para una mayor eficiencia.
El estudio de 2019 describió un defecto material en el silicio utilizado para producir células solares que anteriormente no se había detectado. Podría ser responsable de la caída de eficiencia d el 2 por ciento que las células solares pueden ver en las primeras horas de uso: degradación inducida por la luz (LID).
Multiplicado por el creciente número de paneles instalados en granjas solares en todo el mundo, esa caída equivale a un costo significativo en gigavatios que las fuentes de energía no renovables tienen que compensar.
De hecho, se estima que la pérdida estimada de eficiencia en todo el mundo por LID equivale a más energía de la que pueden generar las 15 centrales nucleares del Reino Unido. El nuevo descubrimiento podría ayudar a los científicos a compensar parte de ese déficit.
"Debido al impacto medioambiental y financiero, la 'degradación de la eficiencia' del panel solar ha sido un tema de gran interés científico y de ingeniería en las últimas cuatro décadas". dijo uno de los investigadores, Tony Peaker de la Universidad de Manchester en el Reino Unido, en junio de 2019.
"Sin embargo, a pesar de que algunas de las mejores mentes del negocio trabajan en ello, el problema se ha resistido firmemente a la resolución hasta ahora".
Para encontrar lo que 270 documentos de investigación en cuatro décadas no habían podido determinar previamente, el último estudio utilizó una técnica eléctrica y óptica llamada espectroscopía transitoria de nivel profundo
Esto es lo que encontró el análisis DLTS: a medida que la carga electrónica en las células solares se transforma de la luz solar, el flujo de electrones queda atrapado; a su vez, eso reduce el nivel de energía eléctrica que se puede producir.
Este defecto permanece latente hasta que el panel solar se calienta, encontró el equipo.
"Hemos demostrado que el defecto existe, ahora se necesita una solución de ingeniería". dijo uno de los investigadores, Iain Crowe de la Universidad de Manchester.
Los investigadores también encontraron que el silicio de mayor calidad tenía portadores de carga (electrones que transportan la energía del fotón) con una 'vida útil' más larga, lo que respalda la idea de que estas trampas están vinculadas a la degradación de la eficiencia.
Además, calentar el material en la oscuridad, un proceso que a menudo se usa para eliminar las trampas del silicio, parece revertir la degradación.
El trabajo para elevar las tasas de eficiencia de los paneles solares continúa, con avances continuos. en el laboratorioy la naturaleza ofrece un montón de consejos de eficiencia también. Ahora que se ha resuelto el misterio de la degradación inducida por la luz, las granjas solares de todo el mundo deberían beneficiarse.
"Una caída absoluta del 2 por ciento en la eficiencia puede no parecer un gran problema, pero cuando considera que estos paneles solares ahora son responsables de entregar una fracción grande y exponencialmente creciente de las necesidades energéticas totales del mundo, es una pérdida significativa de generación de electricidad capacidad," dijo Peaker.
La investigación ha sido publicada en el Revista de Física Aplicada.
Una versión de este artículo se publicó por primera vez en junio de 2019.