Cuando Yifeng Chen era un adolescente en Shantou, China, a principios de la década de 2000, vio un programa de televisión que lo asombró. El programa destacó los paneles solares en los tejados de Alemania, explicando que los paneles generaban electricidad para alimentar los edificios e incluso hacían ganar dinero a los propietarios al permitirles vender energía extra a la compañía eléctrica. Yifeng Chen Empleador Trina Solar TítuloVicepresidente asistente de tecnología Miembro Grado Miembro Alma Maters Universidad Sun Yat-sen, en Guangzhou, China, y Universidad Leibniz de Hannover, en Alemania Un Chen incrédulo se maravilló no solo de la tecnología sino también de la economía. ¿Una autoridad eléctrica pagaría a sus clientes? Parecía magia: electricidad útil y valiosa extraída de la simple luz solar. La maravilla de todo esto ha alimentado sus sueños desde entonces. En 2013, Chen obtuvo un doctorado. en ciencias y tecnologías fotovoltaicas, y hoy es vicepresidente asistente de tecnología en Trina Solar de China, una empresa con sede en Changzhou que es uno de los mayores fabricantes de energía fotovoltaica del mundo. Dirige el grupo de I+D de la empresa, cuyos esfuerzos han establecido más de dos docenas de récords mundiales de eficiencia y producción de energía solar. Por las contribuciones de Chen a la ciencia y la tecnología de la conversión de energía fotovoltaica, el miembro del IEEE recibió el premio IEEE Stuart R. Wenham Young Professional Award 2023 de la IEEE Electron Devices Society. «Me sorprendió mucho y me sentí muy agradecido» por recibir el Premio Wenham, dice Chen. «Es un reconocimiento de muy alto nivel y hay muchos expertos que lo merecen de todo el mundo». El impulso de Trina Solar por un hardware más eficiente Los paneles solares comerciales actuales suelen alcanzar alrededor del 20 por ciento de eficiencia: pueden convertir una quinta parte de la luz solar capturada en electricidad. El grupo de Chen está intentando hacer que los paneles sean más eficientes. El grupo se centra en optimizar los diseños de células solares, incluido el emisor pasivado y la célula trasera (PERC), que es el estándar de la industria para paneles solares básicos. Inventados en 1983, los PERC se utilizan hoy en casi el 90 por ciento de los paneles solares del mercado. Incorporan revestimientos en la parte delantera y trasera para captar de forma más eficaz la luz solar y evitar pérdidas de energía, tanto en las superficies como a medida que la luz solar viaja a través de la célula. Los recubrimientos, conocidos como capas de pasivación, están hechos de materiales como nitruro de silicio, dióxido de silicio y óxido de aluminio. Las capas mantienen separados los electrones libres cargados negativamente y los huecos de electrones cargados positivamente, evitando que se combinen en la superficie de la célula solar y desperdicien energía. Chen y su equipo han desarrollado varias formas de mejorar el rendimiento de los paneles PERC, alcanzando un récord de eficiencia del 24,5 por ciento en 2022. Una de las tecnologías es un revestimiento antirreflectante multicapa que ayuda a los paneles solares a atrapar más luz. También crearon dedos de metalización extremadamente finos (líneas estrechas en las superficies de las células solares) para recolectar y transportar la corriente eléctrica y ayudar a capturar más luz solar. Y desarrollaron un método avanzado para colocar las tiras de metal conductor que recorren la célula solar, conocidas como barras colectoras. Los expertos predicen que pronto se alcanzará la máxima eficiencia de la tecnología PERC, alcanzando un máximo de alrededor del 25 por ciento. Yifeng Chen, miembro del IEEE, muestra un módulo solar i-TOPCon, que tiene una eficiencia de producción de más del 23 por ciento y una potencia de salida de hasta 720 vatios. Trina Solar “Entonces la pregunta es: ¿Cómo conseguimos que las células solares sean aún más eficientes? » dice Chen. Durante los últimos años, él y su grupo han estado trabajando en la tecnología de contacto pasivado con óxido de túnel (TOPCon). Una celda TOPCon utiliza una fina capa de material aislante de “óxido de túnel”, típicamente dióxido de silicio, que se aplica a la superficie de la celda solar. De manera similar a las capas de pasivación de las células PERC, el óxido de túnel evita que los electrones libres y los huecos de electrones se combinen y desperdicien energía. En 2022, Trina creó un panel tipo TOPCon con una eficiencia récord del 25,5 por ciento, y hace dos meses la compañía anunció que había alcanzado un récord de 740,6 vatios para un módulo solar TOPCon producido en masa. Este último fue el récord número 26 que Trina estableció en eficiencia y producción relacionadas con la energía solar. Para lograr ese rendimiento récord para sus paneles TOPCon, Chen y su equipo optimizaron los procesos de fabricación de la empresa, incluido el disparo inducido por láser, en el que un láser calienta parte de la célula solar y crea enlaces entre los contactos metálicos y la oblea de silicio. Las conexiones resultantes son más fuertes y mejor alineadas, lo que mejora la eficiencia. «Estamos tratando de seguir mejorando las cosas para atrapar un poco más de luz solar», dice Chen. “Obtener un 1 o 2 por ciento más de eficiencia es enorme. Estos pueden parecer aumentos muy pequeños, pero a escala estas pequeñas mejoras crean mucho valor en términos de economía, sostenibilidad y valor para la sociedad”. A medida que la eficiencia de las células solares aumenta y los precios bajan, dice Chen, espera que la energía solar siga creciendo en todo el mundo. Actualmente, China lidera el mundo en capacidad instalada de energía solar, representando alrededor del 40 por ciento de la capacidad global. Estados Unidos ocupa un distante segundo lugar, con un 12 por ciento, según un informe de Rystad Energy de 2023. El informe predice que los 500 gigavatios de capacidad solar de China en 2023 probablemente superarán 1 teravatio en 2026. “Me inspira el uso de la ciencia para crear algo útil para los seres humanos y luego me impulsa la búsqueda de la excelencia”, dice Chen. «Siempre podemos aprender algo nuevo para realizar ese cambio, mejorar esa pieza de tecnología y mejorar un poco más». Chen, formado por pioneros de la energía solar, asistió a la Universidad Sun Yat-sen en Guangzhou, China, y obtuvo una licenciatura en ciencias y tecnologías ópticas en 2008. Se quedó allí para realizar un doctorado. en ciencias y tecnologías fotovoltaicas. Su investigación se centró en células solares de alta eficiencia fabricadas a partir de silicio cristalino a base de obleas. Su asesor fue Hui Shen, un destacado profesor de energía fotovoltaica y fundador del Instituto de Sistemas de Energía Solar de la universidad. Chen lo llama «la primera de tres figuras muy importantes en mi carrera científica». En 2011, Chen realizó un doctorado durante un año. Estudiante de la Universidad Leibniz de Hannover, en Alemania. Allí estudió con Pietro P. Altermatt, la segunda figura influyente de su carrera. Altermatt, un destacado experto en células solares de silicio que más tarde se convertiría en científico principal de Trina, asesoró a Chen sobre sus técnicas computacionales para modelar y analizar el comportamiento de células solares 2D y 3D. Los modelos desempeñan un papel clave en el diseño de células solares para optimizar su rendimiento. “Obtener un 1 o 2 por ciento más de eficiencia es enorme. Estos pueden parecer aumentos muy pequeños, pero a escala, estas pequeñas mejoras crean mucho valor en términos de economía, sostenibilidad y valor para la sociedad”. «Dr. Altermatt cambió mi manera de ver las cosas”, afirma Chen. «En Alemania se centran realmente en la física de los dispositivos». Después de completar su doctorado, Chen se convirtió en asistente técnico en Trina, donde conoció a la tercera persona muy influyente en su carrera: Pierre Verlinden, un investigador fotovoltaico pionero que era el científico jefe de la empresa. En Trina, Chen ascendió rápidamente en puestos de investigación y desarrollo. Ha sido vicepresidente asistente de tecnología de la compañía desde 2023. El “tesoro” de investigación del IEEE Chen se unió al IEEE como estudiante porque quería asistir a la Conferencia de Especialistas Fotovoltaicos del IEEE, el evento de mayor duración dedicado a la energía fotovoltaica, las células solares y energía solar. La membresía fue particularmente beneficiosa durante su doctorado. estudios, dice, porque utilizó la biblioteca digital IEEE Xplore para acceder a documentos de archivo. «Sin duda, mi trabajo se ha inspirado en artículos que encontré a través del IEEE», afirma Chen. “Además, terminas haciendo clic y leyendo otros trabajos que no están relacionados con tu campo pero que son muy interesantes. “El repositorio de publicaciones es un tesoro. Es revelador ver lo que sucede dentro y fuera de su industria, con nuevos descubrimientos sucediendo todo el tiempo”.