Históricamente, el desarrollo tecnológico de las células solares se puede dividir en tres grandes generaciones. En la primera generación, las células fotovoltaicas eran principalmente de Si y alcanzaban altas eficiencias de conversión (18-20%). Pero se basaban en la alta calidad de los substratos de Si, lo cual implica procesos de fabricación muy costosos. La estrategia en la segunda generación de dispositivos fotovoltaicos se dirige hacia un abaratamiento de los costes con la consecuente disminución de la eficiencia total, pero el aumento del volumen de ventas. La base de esta generación son los dispositivos de lámina delgada: células de Si amorfo o policristalino, células de CuInSe2 o de CdTe. La tercera generación de dispositivos fotovoltaicos es la que está en gestación actualmente.
Célula solar de banda intermedia
En esta generación se proponen toda una nueva clase de tecnologías emergentes que pretenden obtener dispositivos de alta eficiencia utilizando técnicas y procesos de fabricación que no incrementen excesivamente los costes. Estas nuevas tecnologías tienen el potencial de superar las eficiencias máximas impuestas por límite termodinámico tradicional que está situado entre el 30 y el 40%. De cumplirse los objetivos que se platean en esta tercera generación, la energía fotovoltaica podría convertirse en una opción competitiva frente a otras fuentes de energía no renovables. Dentro de esta generación, uno de los conceptos más prometedores que se está desarrollando en los últimos años es la célula solar basada en materiales de Banda Intermedia.
Una de las tecnologías para desarrollar materiales de banda intermedia es la introducción de una alta concentración de átomos de impurezas que creen niveles profundos con energías situadas en el medio de la banda prohibida de energías (gap) del semiconductor huésped. Esto permitiría excitar portadores no sólo desde la banda de valencia a la banda de conducción del semiconductor mediante la absorción de fotones con energía igual o superior a la energía del gap del semiconductor, tal y como en las células solares tradicionales, sino que se podrían excitar electrones a la banda de conducción mediante fotones con energía inferior al gap del semiconductor, aumentando notablemente la eficiencia de la célula fotovoltaica.
El Grupo de Láminas Delgadas y Microelectrónica de la Facultad de Ciencias Físicas en la Universidad Complutense de Madrid se dedica desde hace tiempo a investigar y desarrollar tecnologías para la obtención de células solares de banda intermedia. Cálculos teóricos predicen para este tipo de células solares eficiencias de hasta el 60%, muy por encima de la eficiencia actual para células de Si de una sola unión (22%). Es decir, que se podrían aprovechar con el mismo área de material muchos más fotones procedentes del sol para obtener energía eléctrica.
Investigadores de la Universidad Complutense de Madrid trabajan en el desarrollo de nuevas tecnologías para la obtención de células solares de banda intermedia. Se trata de uno de los conceptos más prometedores que se están desarrollando dentro de la tercera generación de dispositivos fotovoltaicos, en plena gestación actualmente.