Al aplicar una célula de perovskita de solo 500 nanómetros de grosor sobre una célula solar convencional de silicio, el límite teórico de eficiencia aumenta del 29,4 % al 43,3 %. Para allanar el camino hacia la implementación industrial de esta tecnología tándem, el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE ha inaugurado un nuevo laboratorio. El “Pero-Si-SCALE” ofrece una infraestructura independiente de I+D y está disponible para la industria fotovoltaica alemana y europea. En particular, los fabricantes de células y módulos solares pueden utilizarlo para escalar nuevos diseños de células a formatos de gran tamaño mediante procesos de fabricación estándar de la industria, analizarlos exhaustivamente e integrarlos en módulos fotovoltaicos.
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Las células solares tándem son la clave
“La fotovoltaica está lejos de considerarse una tecnología ‘completamente investigada’”, afirmó Stefan Glunz, director de la División de Fotovoltaica de Fraunhofer ISE, durante la inauguración. “Al contrario, todavía queda mucho potencial por desarrollar, y las células solares tándem son la clave para alcanzar eficiencias aún mayores. Esto significa más energía solar en menos superficie y con un menor uso de materiales.”
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El nuevo Pero-Si-SCALE se basa en desarrollos de laboratorio (Nivel de Madurez Tecnológica TRL1–TRL4) y transfiere los innovadores diseños de células a formatos industriales —hasta obleas de 210 × 210 milímetros— mediante procesos de fabricación escalables y de alta productividad. Además del desarrollo de células y módulos solares de perovskita-silicio, así como de tecnologías para su fabricación, Pero-Si-SCALE también ofrece un entorno integral de caracterización y análisis.
“La nueva infraestructura de laboratorio se basa en 20 años de experiencia en el desarrollo orientado a la industria de la fotovoltaica de silicio en el Centro de Evaluación de Tecnología Fotovoltaica (PV-TEC)”, explicó Ralf Preu, director de la División de Fotovoltaica de Fraunhofer ISE. “El PV-TEC también garantiza el suministro de células inferiores de silicio optimizadas para Pero-Si-SCALE, además de una estrecha conexión con los procesos de producción actuales.”
Fraunhofer ISE se centra en la denominada “ruta híbrida” —una combinación de procesos al vacío y procesos químicos húmedos— para la fabricación de células solares tándem de perovskita-silicio. Utilizando esta tecnología, el instituto ya ha alcanzado eficiencias máximas superiores al 33 % a escala de laboratorio.
Mayor rendimiento de los módulos tándem
Este proceso tiene la ventaja de que todavía pueden utilizarse células solares de silicio texturizadas “estándar” procedentes de la industria. Esto permite una integración directa con los estándares actuales de células solares y consigue un mayor rendimiento energético de los módulos tándem. La combinación exitosa de una amplia variedad de tecnologías de deposición de películas delgadas con tecnología de silicio basada en obleas constituye el principal desafío para una implementación industrial eficiente.
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Para el proceso de fabricación de células solares tándem de perovskita-silicio, Fraunhofer ISE apuesta por la denominada “ruta híbrida”, una combinación de procesos al vacío y procesos químicos húmedos.