Científicos de la Universidad de Milán-Bicocca, Roma Tor Vergata y MIT fabricaron un dispositivo “híbrido termoeléctrico separado eléctricamente” (HTEPV) capaz de recuperar el calor residual de una unidad fotovoltaica y producir energía adicional a partir de células solares.
Las células solares de silicio dominan el mercado fotovoltaico debido a su alta eficiencia y bajo costo. Sin embargo, son sensibles a la temperatura. Esto puede provocar importantes pérdidas de energía durante la vida útil de los paneles solares. Pueden perder hasta un 20% de su eficiencia a temperatura ambiente debido a variaciones de temperatura. Recientemente, el tema candente es la hibridación con generadores termoeléctricos (TEG). ¿Porque? En los sistemas HTEPV, un generador termoeléctrico TEG puede recuperar el calor perdido de las células solares para producir energía adicional y mejorar la eficiencia general del dispositivo.
Los sistemas HTEPV han sido objeto de numerosos estudios y revisiones. En general, sin embargo, se ha informado de que son muy convenientes e inadecuados para aumentar la eficiencia fotovoltaica. Los investigadores finalmente eligieron tres tipos diferentes de instalaciones solares para este experimento. ¿Cuales? Perovskita, fosfuro de galio indio (GaInP) y silicio amorfo (a-Si).
¿Cómo se fabrica un sistema híbrido HTEPV?
El sistema de células solares híbridas consta de una placa calefactora TEG al personalizada telururo de bismuto. Esta placa se coloca en contacto térmico con la parte posterior de una célula solar de perovskita (con una superficie de 1 cm²) que utiliza una capa de grasa térmica sin silicona. De hecho, las dos unidades están acopladas térmicamente pero separadas eléctricamente.
Caja para los nerds
A continuación, se fijó el lado frío del TEG con grasa térmica al fondo de la cámara de vacío. Su temperatura se verificó con un termopar tipo K para el dispositivo híbrido final. El equipo también verificó la temperatura de la cámara inferior. Para ello utilizaron un circuito de disipación de líquido, alimentado por un enfriador de temperatura ajustable. Las células solares estaban en contacto térmico con el electrodo TEG superior con una capa de grasa térmica y un termopar K colocado entre el electrodo caliente y la parte inferior de la célula solar. Las curvas JV se registraron desde un medidor de fuente Keithley 2440 controlado con un programa LabView.
Pruebas en células solares
Luego, los investigadores realizaron pruebas para determinar el efecto energético de concentración óptica sobre la sensibilidad a la temperatura. El equipo midió constantemente la potencia de entrada del simulador solar y lo ajustó con células solares de silicio de referencia. Luego implementó una máscara de acero inoxidable con áreas conocidas para evaluar con precisión la densidad de potencia de entrada.
Las perovskitas mostraron ganancias de eficiencia superiores al 2% en todas las concentraciones ópticas.
Los investigadores confirmaron estas mejoras para el caso de la célula solar de perovskita. Para ellos, encontraron que las mayores ganancias se producen a temperaturas de funcionamiento normales de la energía fotovoltaica convencional. Recientemente un equipo de Universidad de Brown afirmó haber desarrollado un pegamento molecular que aumenta la eficiencia de las células solares de perovskita. Anteriormente, los investigadores de la Instituto de Ciencia y Tecnología de Gwangju, Corea del Sur, han establecido un nuevo método para aumentar la eficiencia de las células solares de perovskita que utilizan iones.
Vale la pena trabajar en ello: la hibridación “termoeléctrica” de las células solares funciona y aumentar su eficiencia siempre es bueno y correcto.
