Células solares flexibles basadas en obleas plegables de silicio con bordes embotados

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales
• Energía renovable
• Física de los semiconductores

Sus antecedentes:

• Las células solares flexibles ofrecen un potencial de mercado significativo para la energía fotovoltaica integrada en edificios y la electrónica portátil debido a su ligereza y resistencia a los golpes.
• Las células solares de silicio tradicionales, aunque tienen éxito en grandes centrales eléctricas, carecen de flexibilidad debido a la rigidez del material, lo que dificulta los avances en aplicaciones flexibles a pesar de décadas de investigación.
• El desarrollo de células solares de silicio flexibles es crucial para ampliar la integración de la energía solar en nuevos factores de forma.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar una estrategia para fabricar obleas de silicio plegables a gran escala.
• Para fabricar células solares de silicio flexibles de alta eficiencia que superen las limitaciones inherentes del material.
• Demostrar la durabilidad y el rendimiento de estas células y módulos solares flexibles en diversas condiciones de esfuerzo.

Principales métodos:

• Se empleó una nueva técnica de embotamiento de bordes para modificar la estructura piramidal en las regiones marginales de las obleas de silicio cristalino.
• Este método aborda el problema de agrietamiento que se produce en los canales afilados entre las pirámides superficiales, mejorando la flexibilidad de la oblea.
• Fabricación de células solares de silicio a gran escala (>240 cm2) con mayor flexibilidad y alta eficiencia (>24%).

Principales resultados:

• La producción comercial a gran escala de células solares de silicio de alta eficiencia con capacidad de rotación similar a la del papel es ahora factible.
• Las células solares flexibles mantuvieron una eficiencia de conversión de energía del 100% después de 1.000 ciclos de flexión.
• Los módulos flexibles de gran tamaño (> 10.000 cm2) demostraron una excelente estabilidad en el ciclo térmico (-70 °C a 85 °C durante 120 horas) y resistencia a la exposición al flujo de aire (conservando el 96,03% de la potencia).

Conclusiones:

• La técnica de embotamiento de bordes mejora efectivamente la flexibilidad de las obleas de silicio, lo que permite la producción de células solares de silicio plegables.
• Estas células solares flexibles exhiben una notable durabilidad y mantienen un alto rendimiento después de rigurosas pruebas mecánicas y ambientales.
• Este avance allana el camino para la adopción generalizada de la tecnología solar de silicio flexible en fotovoltaica integrada en edificios y electrónica portátil.