Vías de innovación proyectadas para tecnologías de células fotovoltaicas en la industria de la energía solar

En un artículo de acceso abierto titulado “Innovación de dispositivos fotovoltaicos para un futuro solar”, un grupo de diez científicos ha proporcionado proyecciones sobre el desarrollo futuro de las principales tecnologías de células fotovoltaicas (PV) en los próximos cinco años. A pesar de que la capacidad instalada mundial de energía fotovoltaica supera 1 teravatio (1.000 GW), la contribución de la energía fotovoltaica a la generación mundial de electricidad sigue siendo relativamente pequeña, entre el 5% y el 6%. Para abordar la necesidad urgente de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero a gran escala, los investigadores enfatizan la importancia de implementar la tecnología fotovoltaica. Incluso los pequeños avances en eficiencia, confiabilidad y eficiencia de fabricación pueden tener un impacto significativo en una escala de varios teravatios, lo que hace que la generación de energía fotovoltaica sea una propuesta de valor convincente.

 Vías de innovación proyectadas para tecnologías de células fotovoltaicas en la industria de la energía solar
Vías de innovación proyectadas para tecnologías de células fotovoltaicas en la industria de la energía solar

Actualmente, la tecnología fotovoltaica de silicio cristalino domina el mercado con una cuota de mercado del 95% en 2022. Sin embargo, en un futuro en el que la energía fotovoltaica sea omnipresente, múltiples tecnologías pueden complementarse o combinarse. Los científicos predicen que una tecnología fotovoltaica de silicio conocida como TOPCon (contacto pasivado de óxido de túnel) superará la producción fotovoltaica PERC (emisor pasivado y celda trasera) comúnmente utilizada para 2025 y se convertirá en la tecnología preferida para la fabricación de nuevas celdas en los Estados Unidos.

El artículo también analiza los avances en las células fotovoltaicas de silicio cristalino, que se acercan a su eficiencia máxima teórica del 29,4%. Los investigadores destacan la necesidad de continuar investigando en la tecnología avanzada de TOPCon y heterounión (HJT), así como su combinación con estructuras de contacto posterior interdigitado (IBC). Estos avances podrían alcanzar una eficiencia práctica final del 28% para 2025.

En el artículo también se exploran las tecnologías de células solares en tándem, con un enfoque particular en las células monolíticas en tándem de perovskita / silicio de dos terminales. Este enfoque se considera la solución más prometedora y rentable para superar el límite de eficiencia de las células de unión única. Aunque se esperan eficiencias superiores al 30% para las celdas de área grande, se necesitan mejoras de estabilidad para lograr el mismo costo nivelado de la electricidad (LCOE) que las tecnologías establecidas.

El artículo aborda brevemente otras tecnologías fotovoltaicas, como el teluro de cadmio (CdTe) y el CIGS (cobre, indio, galio y selenio). Para CdTe, los investigadores proyectan que las células dopadas con un material del Grupo V se convertirán en la plataforma principal para la investigación, el desarrollo y la fabricación. En el caso de CIGS, los investigadores están explorando aplicaciones en tándem con diversos materiales, incluidos CdTe, silicio o aleaciones basadas en CIGS.

Por último, los autores sugieren que las células fotovoltaicas III-V de unión múltiple, que utilizan múltiples bandas prohibidas para absorber diferentes regiones del espectro solar, podrían permitir una importante generación de energía basada en el espacio. Estas células tienen el potencial de alcanzar eficiencias superiores al 45% y son de interés para aplicaciones espaciales.

Este artículo ofrece una visión del futuro de las tecnologías de células fotovoltaicas basadas en los conocimientos y proyecciones de los principales científicos en este campo. Subraya la necesidad de una innovación continua para lograr el despliegue a gran escala de la energía fotovoltaica y mitigar los impactos del cambio climático. Los avances discutidos en este artículo tienen un potencial significativo para la industria de la energía solar y contribuyen a un futuro de energía más sostenible y limpia.