Celdas solares de película delgada flexibles de alto rendimiento

Las células solares de película delgada flexibles de alto rendimiento emplean un diseño ultradelgado y flexible, que ofrece alta eficiencia de conversión, excelente rendimiento con baja luminosidad, características de temperatura superiores, alta fiabilidad y facilidad de flexión. El grosor de la célula es de tan solo 10 micrómetros, aproximadamente 1/18 del grosor de las células de silicio cristalino tradicionales, logrando una densidad de potencia de 260 W/m², una densidad superficial de 114 g/m² y una reducción de peso de aproximadamente el 80 % en comparación con los materiales convencionales. Experimentos realizados por instituciones de investigación energética de renombre internacional han verificado que la eficiencia de conversión de las células solares de película delgada de doble unión basadas en esta tecnología puede alcanzar el 31,6 %. Además, el material del sustrato se puede reutilizar aproximadamente 20 veces, lo que reduce significativamente los costos de producción a la vez que proporciona a la célula una excelente flexibilidad y adaptabilidad, sentando las bases tecnológicas para la producción a gran escala y de bajo costo.

Comparación entre células solares de semiconductores compuestos y células basadas en silicio.

Como célula solar de semiconductor compuesto del grupo III-V, este tipo de célula presenta características superiores en comparación con las células basadas en silicio en varios aspectos:

1. Mayor eficiencia de conversión

Debido a su banda prohibida adecuada y a una mejor coincidencia de su rango de respuesta espectral con el espectro solar, su eficiencia de conversión real es superior a la de las células basadas en silicio. Teóricamente, el límite superior de eficiencia para una célula solar de silicio de unión simple es de aproximadamente el 23%, mientras que este tipo de célula de unión simple puede alcanzar teóricamente el 27%, y los diseños de múltiples uniones pueden aumentar aún más la eficiencia teórica hasta el 50%.

2. Potencial de diseño ultrafino

Este material es un semiconductor de banda prohibida directa, que presenta una capacidad de absorción significativamente mayor en todo el espectro visible e infrarrojo que el silicio de banda prohibida indirecta. Para lograr una absorción solar del 95 %, los materiales de silicio deben tener un espesor superior a 150 micrómetros, mientras que este material solo requiere entre 5 y 10 micrómetros, lo que reduce considerablemente el peso de la celda y el consumo de material.

3. Rendimiento estable a altas temperaturas

La baja concentración intrínseca de portadores del material se traduce en un coeficiente de temperatura de potencia máxima mucho mejor (-2 × 10⁻³/℃) que el de las células de silicio (-4,4 × 10⁻³/℃). A 200 ℃, las células de silicio prácticamente fallan, mientras que este tipo de célula puede mantener una eficiencia aproximada del 10 %, lo que la hace especialmente adecuada para aplicaciones de alta temperatura, como la generación de energía solar concentrada.

4. Excelente resistencia a la radiación

Gracias a la corta vida útil de los portadores minoritarios, los defectos generados por la radiación más allá de unas pocas longitudes de difusión en la región de la unión tienen un impacto mínimo en el rendimiento de la celda. En condiciones de irradiación con electrones de 1 MeV y un flujo de 1 × 10¹⁵/cm², las tasas de retención de potencia de salida de este tipo de celdas de unión simple y de múltiples uniones superan el 0,76 y el 0,81, respectivamente, mientras que las celdas basadas en silicio solo alcanzan el 0,70 en las mismas condiciones.

5. Potencial de la tecnología de tándem de múltiples uniones

Gracias a los avances en las tecnologías de crecimiento de materiales, como la deposición química de vapor metalorgánico, los sistemas de materiales semiconductores compuestos ternarios y cuaternarios III-V están alcanzando una madurez cada vez mayor, lo que proporciona una amplia gama de opciones de materiales y vías tecnológicas para el desarrollo de células solares tándem multijunción de mayor eficiencia.

La tecnología de pulverización ultrasónica es una de las tecnologías clave para la preparación de recubrimientos conductores para células solares de película delgada flexibles de alto rendimiento, ya que resuelve con precisión los problemas de deposición de los métodos tradicionales sobre sustratos flexibles. El núcleo de esta tecnología consiste en atomizar tintas conductoras (como nanocables de plata, grafeno y tinta PEDOT:PSS) en microgotas uniformes de 1 a 50 μm mediante un transductor ultrasónico. Estas gotas se depositan posteriormente sobre la superficie de sustratos flexibles (como películas de PET y PI) mediante un método de deposición direccional de baja energía cinética, formando así una capa conductora.

Esta tecnología ofrece varias ventajas que se adaptan perfectamente a los requisitos de los recubrimientos conductores: Primero, proporciona una alta uniformidad, lo que permite un control preciso del espesor del recubrimiento (de decenas a cientos de nanómetros) y una consistencia uniforme de la resistencia superficial, evitando los efectos de borde del recubrimiento por centrifugación tradicional y mejorando la conductividad del electrodo. Segundo, minimiza los daños; la baja energía cinética de las gotas evita daños al sustrato flexible o a las capas funcionales subyacentes, adaptándose a la baja resistencia mecánica del sustrato. Tercero, logra una tasa de utilización del material superior al 80 %, mucho mayor que la del recubrimiento por centrifugación (<30 %), reduciendo el costo de materiales conductores costosos como los nanocables de plata. Cuarto, ofrece una gran compatibilidad, lo que permite la producción en masa rollo a rollo y la fabricación de recubrimientos conductores flexibles de gran superficie, ayudando así a reemplazar los frágiles electrodos de ITO.

Acerca de Cheersonic

Cheersonic es el principal desarrollador y fabricante de sistemas de recubrimiento ultrasónico para la aplicación de recubrimientos de película delgada y precisa que protegen, refuerzan o alisan superficies en piezas y componentes para los mercados de microelectrónica/electrónica, energías alternativas, medicina e industria, incluidas aplicaciones especializadas de vidrio en la construcción y la automoción.

Nuestras soluciones de recubrimiento son respetuosas con el medio ambiente, eficientes y altamente fiables, y permiten reducciones drásticas en la pulverización excesiva, ahorros en materia prima, agua y consumo de energía, además de proporcionar una mayor repetibilidad del proceso, eficiencia de transferencia, alta uniformidad y menores emisiones.

Si tiene alguna pregunta técnica, necesita personalización o desea consultar sobre boquillas de atomización ultrasónica, no dude en contactar con nuestro equipo técnico y de ventas para obtener información detallada sobre parámetros, soluciones personalizadas y asistencia para aplicaciones industriales.
Correo electrónico: market2@cheersonic.com