Zacharie Jehl Li-Kao, docente e investigador en el departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad Politécnica de Cataluña, ha creado SOLEY, un software de simulación de grado científico disponible aquí de manera gratuita para modelar el rendimiento óptico y eléctrico de las células solares fotovoltaicas. Permite realizar modelos optoelectrónicos precisos de dispositivos fotovoltaicos.
Su creador explica que SOLEY no pretende ser un sustituto o una alternativa a SCAPS y otros, sino un complemento. “Los paquetes de modelización fotovoltaica, incluido el excelente SCAPS, suelen basarse en el modelo de difusión por deriva. SOLEY utiliza un enfoque más termodinámico y amplía el concepto de equilibrio detallado con Auger y, lo que es más importante, con una recombinación SRH realista (bulk, interfaz, personalizada…)”, afirma. Está disponible para Windows, Linux y MacOS.
SOLEY combina el Transfer Matrix Method (TMM) y un modelo de equilibrio detallado ampliado para reproducir con precisión el comportamiento de los fotodiodos bajo iluminación. Su creador afirma que el marco elegido ofrece varias ventajas, así como limitaciones, en comparación con el modelo de deriva-difusión utilizado en la gran mayoría de otros programas de simulación de células solares.
Entre sus ventajas, enumera que SOLEY puede funcionar con un conjunto más limitado de parámetros de entrada. La rapidez con la que se realizan los cálculos de equilibrio detallado también permite realizar cálculos por lotes de alto rendimiento, útiles para optimizaciones de fuerza bruta, que pueden ser más fiables que el ajuste para evitar la convergencia hacia valores no físicos. SOLEY incluye varias funcionalidades útiles, entre las que se encuentran la posibilidad de utilizar iluminación directa o difusa (valiosa para aplicaciones como la energía fotovoltaica en interiores), la optimización óptica de la pila de capas, los materiales de índices ópticos mixtos, el soporte nativo de arquitecturas multijunción y el cálculo de la función de generación.
El algoritmo óptico, aunque está diseñado principalmente para películas delgadas, incluye muchas comprobaciones de estabilidad que permiten simular capas absorbentes gruesas y simular con precisión las células solares de silicio cristalino: “Aunque todavía no tiene en cuenta el reciclaje de fotones, SOLEY maneja de forma nativa las multijunciones, por ejemplo”. SOLEY también incluye un motor óptico independiente que utiliza la matriz de transferencia para abordar casos en los que la TMM normalmente no funciona (capas gruesas, etc.)”.
SOLEY tiene una interfaz gráfica y es bastante fácil de usar. “El objetivo de SOLEY es complementar las herramientas de simulación de deriva-difusión existentes, y desde luego no sustituirlas. Su interfaz gráfica de usuario lo hace accesible a un amplio público dentro de la comunidad investigadora, además de ser una herramienta educativa posiblemente valiosa”.
El software permite cargar células solares de ejemplo. «Hasta ahora, hay silicio, kesterita, perovskita (aunque todavía sin efectos transitorios) y perovskita/silicio en tándem. Ampliaré la base de datos y, con el tiempo, obtendré datos ópticos directamente de la nube. Sin embargo, los usuarios deben cargar sus propios datos de materiales si el objetivo es realizar una investigación seria», explica.
Su creador añade que está desarrollando nuevos módulos para SOLEY, “específicamente para aplicaciones espaciales”. En ese sentido, “ha creado una pequeña herramienta en línea que se puede utilizar para comprender cómo funcionan los factores de vista en el caso sencillo de un panel solar en la superficie de la Luna. Para mí, no fue tan trivial como parece a primera vista. El objetivo es estimar el factor de vista y los flujos de energía básicos resultantes en un panel solar. Es importante, ya que en el espacio casi solo tenemos intercambios radiativos”, afirma.
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