El Fraunhofer ISE crea un método para evaluar los módulos fotovoltaicos en tándem de perovskita y silicio

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Un nuevo proyecto liderado por el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (Fraunhofer ISE) tiene como objetivo desarrollar formas de medir de forma fiable los módulos tándem basados en perovskita.

Los preparativos para la producción industrial de células y módulos solares en tándem de perovskita-silicio altamente eficientes ya están en marcha en todo el mundo. Medir con precisión las células y módulos solares en tándem podría ayudar a allanar el camino para su implantación industrial, según el Fraunhofer ISE.

Las mediciones exactas son necesarias para realizar comparaciones objetivas entre diferentes células y módulos y para introducir mejoras tecnológicas. Sin embargo, a diferencia de los módulos fotovoltaicos de silicio convencionales, la calibración es considerablemente más difícil.

Fraunhofer ISE lidera un consorcio de investigación que desarrolla métodos para caracterizar mejor los módulos en tándem basados en perovskita como parte del proyecto Katana, financiado por el Ministerio Federal de Economía y Clima de Alemania. Un simulador solar especialmente construido para este fin por Wavelabs Solar Metrology Systems está funcionando ahora en el CalLab PV Modules del instituto.

“Es importante proporcionar mediciones altamente precisas y reproducibles para esta tecnología emergente lo antes posible, de modo que pueda haber una competencia objetiva”, declaró Stefan Glunz, director de la división de tecnologías fotovoltaicas del Fraunhofer ISE.

Martin Schubert, jefe de proyecto del Fraunhofer ISE, señaló que todas las capas de la célula deben ser irradiadas por diferentes fuentes de luz en condiciones que imiten fielmente las de la luz solar, para poder hacer afirmaciones fiables sobre la eficiencia de toda la célula y el módulo.

El nuevo simulador solar lo hace posible midiendo células fotovoltaicas de silicio perovskita a escala de laboratorio con un área de 5 por 5 milímetros hasta módulos fotovoltaicos de 2,40 m por 1,30 m. La amplia gama de longitudes de onda del simulador, que abarca de 320 a 1.650 nanómetros, se debe a 28 canales de luz diferentes ajustables espectralmente distribuidos en 40 fuentes de luz con un total de 18.400 LED. Esto constituye la base de los procedimientos de ensayo desarrollados por los investigadores para la tecnología de tándem perovskita-silicio. El simulador solar también permite caracterizar células solares multiunión y módulos fabricados con otros materiales.

“El nuevo simulador solar es un hito hacia un procedimiento de calibración estandarizado para los módulos en tándem de perovskita-silicio”, afirma Falko Griehl, director del proyecto del simulador solar SINUS-3000 Advanced de Wavelabs. “Durante su construcción, tuvimos que asegurarnos de que la iluminación LED irradiara homogéneamente los módulos en toda su superficie y de que sus espectros de luz pudieran ajustarse para que todas las capas de células se activaran de forma realista. Con esta tecnología, además de los espectros estándar, también podemos simular la luz en horas del día y regiones arbitrarias, lo que permite analizar esta influencia en los módulos en tándem.”

A partir de 2024, el calor generado por los tiempos de iluminación más largos durante la caracterización de los módulos se compensará con una cámara climática, en la que se colocarán las células fotovoltaicas en tándem y los módulos para su medición.

El fabricante de células solares de perovskita Oxford PV es socio del proyecto Katana.

“El desarrollo de una nueva capacidad de calibración para determinar con precisión el rendimiento de las células y módulos de perovskita sobre silicio permitirá realizar mediciones independientes de alta calidad de esta tecnología revolucionaria”, declaró David Bushnell, director del departamento de pruebas y mediciones de Oxford PV. “Nos complace apoyar a la comunidad fotovoltaica en general ayudando a financiar este proyecto”.

Los simuladores de flash clásicos, o flasher, de la fotovoltaica de silicio no pueden utilizarse para la caracterización de células y módulos solares en tándem de perovskita-silicio, ya que no pueden ajustar de forma variable el espectro de luz que las células en tándem convierten en electricidad. Además, el tiempo de iluminación del parpadeante es demasiado corto para tener en cuenta los efectos entre las subceldas.

“Para el comportamiento metaestable de la tecnología de perovskita, las células y módulos solares deben probarse bajo luz continua”, añadió Fraunhofer ISE, señalando que hasta ahora, la eficiencia de los módulos en tándem basados en perovskita tenía que medirse en complejas pruebas al aire libre que dependían de las condiciones meteorológicas.

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