Pesquisadores do Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE), na Alemanha, desenvolveram dois módulos fotovoltaicos tandem com eficiências recordes, ampliando os limites atuais da conversão solar em aplicações terrestres. Um módulo baseado em células III-V sobre germânio alcançou eficiência de 34,2%, enquanto outro, com células III-V sobre silício, atingiu 31,3%.

O resultado de 34,2% representa um recorde mundial de eficiência para módulos fotovoltaicos, segundo o instituto. O dispositivo tem área de 833 centímetros quadrados e utiliza células solares triplas desenvolvidas pela Azur Space Solar Power, adaptadas ao espectro solar terrestre, permitindo produção em quantidades comparáveis e nos mesmos formatos de wafer utilizados em células solares espaciais.

Já o módulo com eficiência de 31,3% foi construído com base em tecnologia tandem que combina semicondutores III-V com silício, material predominante na indústria fotovoltaica. O protótipo tem área de 218 centímetros quadrados e foi desenvolvido com técnicas de interconexão do tipo shingle, voltadas à integração eficiente das células no módulo.

Os resultados superam as limitações físicas das células convencionais de silício, cuja eficiência máxima teórica é de 29,4%. Módulos comerciais disponíveis atualmente operam com níveis próximos de 24%, evidenciando o avanço representado pelas arquiteturas tandem, que combinam múltiplos semicondutores para ampliar a absorção da luz solar.

A tecnologia tandem permite capturar diferentes faixas do espectro solar com maior eficiência, aumentando a geração elétrica por área instalada. Esse atributo é considerado estratégico para aplicações com restrição de espaço, como edifícios, infraestrutura urbana e sistemas integrados.

No caso do módulo III-V sobre germânio, o desempenho foi ampliado com a aplicação de estruturas antirreflexivas na superfície do vidro, desenvolvidas pela Temicon GmbH. O processo utiliza nanoimpressão para reduzir perdas ópticas e elevar a captação de radiação incidente.

O Fraunhofer ISE já havia estabelecido anteriormente um recorde de eficiência de 36,1% em células solares tandem III-V sobre silício em nível de célula individual. Os novos resultados representam um avanço ao demonstrar a viabilidade dessa arquitetura em módulos completos.

Segundo o instituto, a conversão das células tandem em módulos operacionais é um passo necessário para viabilizar aplicações comerciais e ampliar a eficiência dos sistemas fotovoltaicos em escala real.