Paneles solares eficientes y baratos que podrían cambiar las reglas del juego

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¿Cuál es el coste mínimo con el que se puede extraer energía solar? No lo sabemos todavía, pero la sorprendente caída en el precio de los paneles solares, claramente, no va a hacer sino continuar gracias al anuncio de que las células fotovoltaicas basadas en la perovskita han roto la marca de la eficiencia del 20 por ciento. El anuncio se produjo sólo unos días después de que la élite de investigadores describiera la perovskita como el futuro de la energía solar y, probablemente, de la generación de electricidad en general.

Existen muchas formas de producir electricidad a partir de la luz solar, pero el mercado de la energía solar está dominado por las células de silicio cristalino. La mayoría de las alternativas son mucho menos eficientes o son prohibitivamente caras. En los últimos años, sin embargo, se ha producido una intensa especulación sobre las células hechas de perovskita, una clase de cristales con una estructura que imita el óxido de titanio de calcio de origen natural. La perovskita no necesita del procesamiento a alta temperatura que supone la mayor parte del coste de las células de silicio.

Si bien esto mismo también es cierto para algunas otras opciones solares, a éstas les ha llevado décadas lograr modestas mejoras en la eficiencia. Por su parte, sólo han pasado siete años desde la publicación del primer artículo sobre la producción de electricidad a partir de la perovskita y la luz solar, que en su día obtuvo una eficiencia del 3,8 por ciento. Tres años más tarde, el profesor de la Universidad de Oxford Henry Snaith le dio la vuelta mostrando la capacidad de construir células con un 10 por ciento de eficiencia.

A principios de este año, Snaith estableció otro récord mediante la combinación de una célula de perovskita con un módulo de silicio tradicional, llegando a capturar el 25,2 por ciento de la energía del sol.

(Imagen ampliable) Sección cruzada de la célula en tándem de perovskita. La capa roja absorbe ondas de luz de energía alta (luz azul) mientras que deja pasar la luz de baja energía para ser interceptada por la capa marrón de perovskita. Imagen: Giles Eperon

Ahora, Snaith ha dado un paso más, colocando dos capas de perovskita juntas para producir una célula con una eficiencia del 20,3 por ciento, un logro que publicó en Science. Aunque es menos eficiente que el silicio en combinación con perovskita, este último trabajo de Snaith se está acercando al récord del silicio y es probable que sea mucho más barato de producir en masa.

El gran desafío de cualquier tipo de célula fotovoltaica reside en extraer energía de tantas longitudes de onda diferentes como sea posible. Snaith creó un tipo de perovskita capaz de captar la luz azul con eficacia, pero que al mismo tiempo deja pasar la mayoría de la luz roja, e imprimió una capa de la misma sobre el vidrio. Esta lámina fue apilada sobre un tipo diferente de perovskita, capaz de atrapar la luz roja.

Aunque las perovskitas especializadas en atrapar la luz azul han existido desde hace algún tiempo, Snaith y el coautor Dr. Giles Eperon, de la Universidad de Washington, tuvieron que crear una que pudiera absorber la luz del extremo rojo del espectro. Mediante el uso de una combinación de estaño, plomo, cesio, yodo y materiales orgánicos, Eperon obtuvo tal éxito que su creación capta incluso la luz infrarroja cercana a la visible.

Además de la necesidad de aumentar la eficiencia, el principal obstáculo para el uso práctico de las células solares de perovskita es que la mayoría baja rápidamente su rendimiento cuando son expuestas al oxígeno, al calor o al agua. Tras cocinar su producto durante cuatro días a 100° C, Snaith y Eperon están convencidos de que el calor no será un problema, y no creen que el oxígeno lo sea tampoco.

El futuro solar proclamado en Nature Energy podría estar más cerca incluso de lo que sus defensores sospechan.

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2017-01-24T13:00:18+00:00