En el nuevo estudio ‘Efficiency boost of bifacial Cu(In,Ga)Se2 thin-film solar cells for flexible and tandem applications with silver-assisted low-temperature process’, publicado en la revista Nature Energy, se describen las estrategias para el desarrollo de una célula solar bifacial de lámina delgada (CIGS). Las células solares bifaciales de CIGS han tenido una eficiencia muy limitada cuando se ilumina por la cara posterior. En este trabajo se ha conseguido aumentar significativamente esa eficiencia sin apenas alterar el buen comportamiento optoelectrónico de la célula al ser iluminada por la cara frontal.
La Universidad de Cantabria participa en este estudio a través del investigador Mario Ochoa, del grupo de Ingeniería Fotónica del Departamento de Tecnología Electrónica e Ingeniería de Sistemas y Automática (TEISA).
Estas células pueden aprovechar la energía del sol por ambas caras debido a que los contactos eléctricos frontales y posteriores son altamente transparentes a la luz solar, según explica el investigador. Por lo tanto, se puede conseguir una mayor eficiencia por unidad de área.
Estrategia para una mayor eficiencia
La estrategia consiste en utilizar un proceso optimizado de deposición de material que permite mantener la calidad del semiconductor y reducir las pérdidas de potencia en el contacto posterior. De esta manera, se consiguió evitar la formación de óxido de galio que dificulta el transporte de corriente en la parte posterior de la célula gracias a la implementación de un proceso optimizado de deposición del material a baja temperatura.
Hasta ahora, las propiedades electrónicas del material CIGS empeoraban sustancialmente si se crecía a baja temperatura, por lo tanto, la eficiencia se reducía notablemente. En este trabajo se muestra que la calidad de material crecido a baja temperatura se puede mantener relativamente alta en células bifaciales mediante la optimización del proceso de deposición y añadiendo pequeñas cantidades de plata.
Células solares bifaciales de lámina delgada
Las células CIGS de lámina delgada pueden depositarse de manera directa en polímeros que permiten que la célula sea flexible.
En el artículo publicado en Nature Energy se presenta la prueba de concepto de células solares bifaciales y flexibles, así como su posible implementación en arquitecturas tándem (perovskita/CIGS) que permiten mayor aprovechamiento del espectro solar. Este tipo de tecnología fotovoltaica puede encontrar numerosas aplicaciones, por ejemplo, en la integración arquitectónica en edificios, en el sector residencial o en invernaderos, entre otras aplicaciones.
El investigador Mario Ochoa participó en esta línea de investigación durante su estancia postdoctoral en el laboratorio Swiss-Federal Laboratories for Materials Science and Technology (Empa), y continuó su colaboración desde la Universidad de Cantabria, contribuyendo al análisis de resultados a través de simulaciones que ayudan a entender mejor el funcionamiento de la célula solar.