Las celdas solares de película delgada son una segunda generación de células solares. Estas celdas se construyen mediante el depósito de una o más capas delgadas, o de película delgada (TF) de material fotovoltaico sobre un sustrato, tal como vidrio, plástico o metal.
El grosor de la película varía desde unos pocos nanómetros (nm) hasta decenas de micrómetros (µm). La película es mucho más delgada que la celda solar de silicio cristalino convencional (c-Si) de primera generación, que utiliza obleas de hasta 200 µm de espesor.
Esto permite que las células de película delgada sean flexibles y de menor peso.
Actualmente se invierte mucha investigación en aumentar la eficiencia de estas tecnologías ya que prometen lograr el objetivo de producir a bajo costo y alta eficiencia.
¿Dónde se utilizan las células solares de película fina?
Se utiliza en la construcción de sistemas de energía fotovoltaica integrados y como material de acristalamiento fotovoltaico semitransparente que se puede laminar en ventanas.
Otras aplicaciones comerciales utilizan paneles solares de película delgada rígida (intercalados entre dos paneles de vidrio) en algunas de las centrales fotovoltaicas más grandes del mundo.
Estas celdas solares también son una buena opción para utilizarlas en naves espaciales por su peso reducido.
Tipos de células fotovoltaicas de capa delgada
Muchos de los materiales fotovoltaicos se fabrican con diferentes métodos de deposición en una variedad de sustratos. Las células solares de película delgada generalmente se clasifican de acuerdo con el material fotovoltaico utilizado. Según estos criterios se encuentran los siguientes tipos de células fotovoltaicas de capa delgada.
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El silicio amorfo (a-Se) , y otras siliconas de película delgada (TF-Se)
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Telurio de cadmio (CdTe)
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Galio indio y cobre seleniuro (CIS o CIGS )
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Células solares sensibles al color (DSC) y otras células solares orgánicas.
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Arseniuro de galio (GaAs)
Telurio de cadmio (CdTe)
El telururo de cadmio es la tecnología de película delgada más avanzada. Aproximadamente la mitad de la producción mundial de paneles fotovoltaicos y más de la mitad del mercado de películas delgadas están en manos de esta tecnología.
La eficiencia del celular in vitro ha aumentado en los últimos años y está en línea con la película delgada CIGS y cercana a la eficiencia del silicio multicristalino.
Si bien las preocupaciones ambientales sobre la toxicidad del cadmio pueden remediarse completamente reciclando cadmio al final de su período. El uso de materiales escasos también puede ser un problema para la viabilidad económica de este tipo de celdas.
Galio indio y cobre seleniuro (CIS o CIGS )
Una célula fotovoltaica de selenio, galio o CIGS utiliza un adsorbente de selenio, galio, indio y cobre, los otros tipos de galio libre se abrevian CIS.
Esta tecnología es una de las tres corrientes principales de las celdas de película delgada, las otras dos son telururo de cadmio y silicio amorfo, que tiene una eficiencia de laboratorio del 5% y una cuota de mercado del 5%.
El silicio amorfo
El silicio amorfo es una forma múltiple de silicio no cristalino y ha sido la tecnología de película delgada más avanzada hasta la fecha.Los productos basados en silicio son menos problemáticos que los productos CIS y CdTe.
Además, no hay objeción al uso de silicio estándar como resultado de la resistencia política al uso de materiales no verdes en la producción de energía solar.
Los módulos de silicio se dividen en tres categorías:
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Células fotovoltaicas de silicio amorfo
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Células fotovoltaicas tándem multicristalinas
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Película delgada de silicio multicristalino sobre vidrio
Eficiencia de conversión de los módulos de película delgada
La tecnología de película delgada siempre ha sido más barata pero menos eficiente que la tecnología convencional de c-Si. Sin embargo, ha mejorado significativamente con los años
La eficiencia de la celda de laboratorio para CdTe y CIGS ahora supera el 21 por ciento, superando al silicio multicristalino, el material dominante utilizado actualmente en la mayoría de los sistemas solares fotovoltaicos.
Las pruebas de vida acelerada de las células solares de unión de película delgada en condiciones de laboratorio midieron una degradación algo más rápida en comparación con el PV convencional, mientras que generalmente se espera una vida útil de 20 años o más.
