Enfoque multiunión de cuatro terminales para módulos bifaciales

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Fuente: https://www.pv-magazine.com

Los científicos probaron dispositivos fotovoltaicos bifaciales basados ​​en células de arseniuro de galio y silicio conectadas en un diseño de cuatro terminales. Señalan que el diseño de cuatro terminales ofrece ventajas significativas sobre los dispositivos de dos terminales más comunes, lo que permite un aumento del 17 % (relativo) en la eficiencia gracias a una mejor absorción de la luz que llega a la parte trasera.

Un esquema del sistema 4T.
Imagen: Instituto de Microelectrónica y Microsistemas

Un equipo de investigación del Instituto de Microelectrónica y Microsistemas (IMM) del Consejo Nacional de Investigación (CNR) de Italia ha desarrollado un dispositivo fotovoltaico multiunión bifacial de cuatro terminales que consta de dos minimódulos basados ​​en arseniuro de galio (GaAs) y una tecnología de heterounión de silicio . respectivamente.

“Nuestro dispositivo no fue diseñado para lograr la máxima eficiencia de conversión de energía posible, sino que representa un prototipo para estudiar la aplicabilidad del enfoque de unión múltiple 4T y su compatibilidad con módulos bifaciales”, dijo a pv magazine el coautor de la investigación, Andrea Scuto . “Es adecuado para ilustrar las ventajas de la arquitectura 4T, incluida la tecnología bifacial que ya se está produciendo en Italia”, agregó refiriéndose a la producción de módulos de Enel Green Power , que también se asoció en la investigación.

En el artículo » Outdoor performance of GaAs/bifacial Si heterojunction four-terminal system using optical spectrum splitting «, publicado en Solar Energy , los científicos explicaron que en el diseño 4T, las celdas superior e inferior no están directamente apiladas y conectadas en serie, sino están conectados en paralelo. Según se informa, esta arquitectura ofrece la ventaja de una considerable robustez intrínseca a las variaciones en el espectro solar.

“Por tal motivo, la configuración 4T es mucho más robusta que el tándem a cambios de espectro solar o al uso de bifacialidad”, explicaron los investigadores. “Los dispositivos 4T también tienen un mayor grado de flexibilidad para elegir los materiales que mejor absorban el espectro incidente, ya que no es necesario el apilamiento directo de celdas ni la adaptación de corriente de cortocircuito. Solo se debe realizar la coincidencia de voltaje del módulo fotovoltaico inferior y superior”.

El prototipo se construyó con un espejo dicroico en la parte frontal del dispositivo que divide la luz incidente. De esta forma, el minimódulo de GaAs es capaz de transformar la parte visible del espectro solar, mientras que la celda SHJ bifacial recoge la luz infrarroja incidente en la parte delantera y la luz reflejada desde el suelo en la parte trasera del dispositivo.

El sistema se probó en condiciones al aire libre y, a lo largo de un día completo, mostró una eficiencia de conversión de energía que osciló entre el 21,3 % y el 25,4 %, con un aumento de la eficiencia del 17 % (relativo) cuando pasó de operación monofacial a bifacial. “Adquirimos datos de irradiancia y monitoreamos la distribución espectral de la luz solar durante el día, observando una variación del 44% del albedo y un cambio significativo del espectro solar hacia las longitudes de onda infrarrojas”, afirmó el grupo italiano.

“El sistema actual no puede recolectar luz difusa en la parte azul del espectro solar de manera efectiva debido al espejo dicroico, y la estructura de soporte aumenta el estorbo del sistema: por estas razones, el dispositivo no debe considerarse para una aplicación industrial. Pero el concepto puede aplicarse a diseños más efectivos tanto en términos de factor de forma como de costo”, especificaron los autores.

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