Las células solares CIGS flexibles están formadas por capas muy finas, que incluyen un compuesto formado por los elementos cobre, indio, galio y selenio. Las capas se depositan en sustratos poliméricos flexibles, principalmente mediante procesos de vacío.
Un año después de anunciar un récord de eficiencia, los científicos del Empa han logrado una nueva marca del 22,2% para una célula solar flexible de CIGS sobre película de polímero. Las células solares de este tipo son especialmente adecuadas para aplicaciones en edificios, vehículos, satélites, aeronaves y dispositivos móviles.
Los investigadores de Empa han mejorado, una vez más, la eficiencia de las células solares flexibles de CIGS. Las mediciones, certificadas de forma independiente, han revelado una eficiencia de conversión de energía del 22,2% para convertir la luz en electricidad, lo que supone una mejora respecto a su valor récord anterior del 21,4%. Para comparar, la mejor eficiencia de una célula solar rígida de silicio cristalino es del 26,7%. El equipo de Romain Carron, jefe de grupo del Laboratorio de Películas Finas y Fotovoltaica del Empa, dirigido por Ayodhya N. Tiwari, presentó sus nuevos resultados en la 8ª Conferencia Mundial sobre Conversión de Energía Fotovoltaica (WCPEC-8), celebrada el 26 de septiembre de 2022 en Milán (Italia).
Estas células solares flexibles se procesan sobre una película de polímero con la capa semiconductora de Cu(In,Ga)Se2 que absorbe la luz depositada por un método de coevaporación a baja temperatura. El científico de Empa Shiro Nishiwaki modificó la composición de la capa para mejorar el rendimiento del dispositivo y el voltaje de salida. «Los dos enfoques explorados para alear el cristal proporcionaron mejoras similares en el rendimiento del dispositivo», dijo Romain Carron. Por tanto, los hallazgos pueden trasladarse a escala industrial siguiendo diferentes implementaciones, con resultados equivalentes. La eficiencia de la célula solar, del 22,2%, se midió de forma independiente en el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE de Friburgo (Alemania).
23 años batiendo récords
Ayodhya Tiwari y su equipo llevan más de 23 años investigando sobre células solares flexibles de capa fina. Gracias a su profundo conocimiento de la tecnología y los procesos físicos fundamentales, han conseguido varios récords de eficiencia a lo largo de los años. Su «serie de récords» comenzó con un 12,8% en 1999, pasó a un 14,1% (2005), 17,6% (2010), 18,7% (2011), 20,4% (2013), con avances más recientes hasta el 20,8% (2019) y el 21,4% (2021).
En el régimen de altos límites de eficiencia, cada pequeño incremento requiere una cuidadosa investigación de los factores que limitan el rendimiento, y exige un enfoque innovador para superar el reto. El actual aumento de la eficiencia se atribuye a la aleación de la capa semiconductora que absorbe la luz para mejorar las propiedades electrónicas.
Los módulos solares flexibles y ligeros con esta tecnología son especialmente adecuados para aplicaciones en tejados y fachadas de edificios, invernaderos, vehículos, aeronaves y aparatos electrónicos portátiles. Empa colabora con la empresa suiza Flisom en la fabricación en rollo de módulos solares flexibles y ligeros para estas aplicaciones. La investigación ha contado con el apoyo de la Oficina Federal de Energía de Suiza (SFOE).
