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Un recubrimiento de plata ilumina el camino de unas celdas fotovoltaicas más delgadas y eficientes

La creación de sistemas fotovoltaicos integrados representa una gran alternativa para satisfacer la creciente demanda de edificios de consumo de energía prácticamente nulo y sin emisiones. Un potente consorcio de trece socios está contribuyendo a ello mediante la investigación de vanguardia en tecnología y producción de celdas fotovoltaicas centrada en la búsqueda de soluciones de bajo coste y alta eficiencia.

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Las celdas fotovoltaicas de película delgada basadas en una capa absorbente de Cu(In,Ga)Se2, conocidas como CIGS, ofrecen un peso bajo, eficiencia con baja luz, flexibilidad, unos costes de producción competitivos y, lo que también es importante, una buena estética. El proyecto financiado con fondos europeos ARCIGS-M trabaja para aprovechar este potencial mediante el desarrollo de arquitecturas de celdas fotovoltaicas avanzadas. El fin último es seguir reduciendo los costes de producción de los módulos solares CIGS. Producción de un solo paso con plata «El proyecto ARCIGS-M se centra en celdas fotovoltaicas de película delgada y bajo coste pero con una eficiencia muy elevada, lo que las hace adecuadas para su integración en edificios», explica la coordinadora del proyecto, la profesora Marika Edoff. «Utilizamos dos tipos de sustratos, tanto vidrio sódico-cálcico ordinario como sustratos de acero de bajo coste». Se utiliza una capa de aislante eléctrico para revestir los sustratos de acero, lo que permite producir en un solo paso módulos de celdas fotovoltaicas sin que sea necesario soldar las celdas independientes. Todas las celdas fotovoltaicas de película fotovoltaica incluyen dos contactos: una capa absorbente de la luz solar y un contacto frontal transparente. La capa absorbente de las celdas fotovoltaicas ARCIGS-M está hecha de CIGS, un material semiconductor con una banda prohibida directa. La banda prohibida es una propiedad material y corresponde a la energía fotónica mínima (de la luz solar) necesaria para excitar a un electrón. Sin embargo, en los materiales con banda prohibida directa, la absorción tiene una probabilidad muy elevada y, por lo tanto, permite emplear capas muy finas de tan solo unos micrómetros. ARCIGS-M busca llegar a un grosor de tan solo 0,5 µm. La profesora señala: «Esto no es suficiente para una absorción completa. Por este motivo, hemos cambiado nuestro contacto posterior de una capa de molibdeno a una multicapa con plata, que ofrece un cociente de reflexión muy alto, cercano al 90 %». Logros en curso Uno de los logros más importantes del proyecto es la capa de reflexión posterior, «que hemos demostrado que funciona bien en combinación con las capas de CIGS», explica la profesora Edoff. Para impedir la pérdida de electrones del contacto posterior, se añade una capa de material pasivante hecha de óxido de aluminio con nanoperforaciones. «El moldeado de la capa de pasivación del contacto posterior se realiza a nanoescala mediante litografía por nanoimpresión, un método que hemos demostrado que resulta escalable para este tipo de dispositivo», añade la coordinadora. El equipo también ha desarrollado un modelo optoeléctrico que se utiliza para proporcionar retroalimentación. Más allá de los desarrollos tecnológicos Cabe destacar que el proyecto también está dando pasos importantes fuera del laboratorio. «Nos hemos esforzado para lograr un equilibrio adecuado en un campo que tradicionalmente ha estado claramente dominado por los hombres», afirma la profesora Edoff. Tanto la coordinadora del proyecto como la coordinadora adjunta son mujeres, y de forma global hemos logrado contar con aproximadamente un 40 % de participantes mujeres en las reuniones del proyecto». «Esperamos que nuestro proyecto contribuya a crear nuevas oportunidades de negocio para nuestros socios, que proceden de muchos campos complementarios distintos», añade la profesora Edoff. Estos incluyen una empresa de servicios públicos, un fabricante de acero y fabricantes de equipamiento. La visión de la profesora queda perfectamente resumida en una cita de una entrevista de 2018: «¡Las celdas fotovoltaicas son el presente y el futuro! Se trata de la forma más democrática de generar energía eléctrica».

Palabras clave

ARCIGS-M, celda fotovoltaica, edificio, CIGS, celda fotovoltaica de película delgada, plata, capa absorbente, sustrato de acero, luz solar

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