El silicio es a día de hoy el material clave en la fabricación de paneles solares. Y aunque es un material abundante, la realidad es que este semiconductor es costoso tanto por su extracción como por su purificación. Por eso, hace ya años se está investigando en torno a las perovskitas como material alternativo para la fabricación de paneles solares. Es bastante más barato, y un último avance científico ha conseguido aumentar un 250% su rendimiento. Así que ve preparándote para placas solares más baratas, más potentes y que nos permitan en definitiva un mayor ahorro en la factura de la luz tanto a corto como a largo plazo.
En un reciente artículo científico publicado en Nature se explica que, gracias al trabajo de un grupo de investigación de la Universidad de Rochester, se puede lograr un nivel muy superior de eficiencia con placas solares a partir de perovskitas. El estudio está dirigido por Chunlei Guo, profesor de óptica en esta universidad. Lo habitual es que los investigadores sinteticen las perovskitas en un laboratorio húmedo y después el material se aplique como una película sobre un sustrato de vidrio. La propuesta de esta grupo de investigación, sin embargo, se centra en usar un sustrato de una capa de metal o capas alternas de metal y material dieléctrico, en lugar de vidrio. Y gracias a esto se consigue aumentar la eficiencia de conversión de luz de la perovskita en un 250% con respecto a los valores que se estaban logrando a través de la utilización de un sustrato de vidrio. El salto en rendimiento es extraordinario y es una ventana crítica hacia el futuro de las placas solares.
Gran salto de las placas solares de perovskitas, logra un 250% más de eficiencia que apunta a paneles solares más baratos y un mayor ahorro en la factura de luz
Desde el grupo de investigación, el profesor que lo encabeza asegura que ‘nadie había llegado hasta aquí’. Guo comenta que ‘de repente se puede poner una plataforma de metal bajo la perovskita y se cambia por completo la interacción de los electrones dentro de la perovskita’. Se han basado en un método físico para el diseño de una interacción mucho más conveniente, desde el plano de la eficiencia energética de este tipo de tecnología fotovoltaica. Y efectivamente, se logra una eficiencia de conversión de la luz un 250% superior, un dato que es de lo más prometedor que se ha visto en los últimos años.
Aunque los metales se pueden considerar como algunos de los materiales más simples de la naturaleza, la realidad es que se pueden trabajar para hacer funciones complejas. Y este laboratorio tiene una importante experiencia dentro de este campo. Guo Lab ha sido pionero en una serie de tecnologías que consiguen transformar metales simples en negro azabache, super hidrofílicos o super hidrofóbicos. En estudios recientes ya han utilizado este tipo de metales mejorados para cosas como la absorción de energía solar o la purificación de agua.
En esta nueva documentación científica lo que presenta Guo Lab no es tanto una forma de mejorar el metal en sí, sino una nueva aplicación de este metal mejorado con la intención única y exclusiva de potenciar la eficiencia de las perovskitas en el ámbito de las placas solares y otras formas de tecnología fotovoltaica. ‘Una pieza de metal puede hacer tanto trabajo como la ingeniería química compleja en un laboratorio húmedo’. Como destacan desde el equipo de investigación, esta nueva línea de desarrollo es particularmente útil para el futuro de las placas solares incluso en el ámbito doméstico.
En una celda solar, los fotones de la luz solar necesitan interactuar con los electrones y excitarlos, de modo que los electrones abandonen sus núcleos atómicos y así se genere una corriente eléctrica. Lo ideal sería que la celda solar utilice materiales débiles para atraer los electrones excitados de vuelta a los núcmeos atómicos y se detenga la corriente eléctrica. La recombinación se puede evitar sustancialmente mediante la combinación de un material de perovskita con una capa de metal o un sustrato de metamaterial que consiste en capas alternas de plata, un metal noble, óxido de aluminio y un dieléctrico.
Lo que han conseguido como resultado es una significativa reducción de la recombinación de electrones. La capa de metal trabaja como un espejo, que crea imágenes invertidas de pares de electrones y huecos. Y esto debilita la capacidad de los electrones para recombinarse con esos huecos. Mediante un detector simple pudieron comprobar que, efectivamente, con esta tecnología se aumenta un 250% la eficiencia de conversión de la luz. Ahora mismo, el mayor problema con el que se encuentran es que las perovskitas tienen tendencia a una degradación acelerada y prematura. Pero se está trabajando precisamente en este aspecto con materiales que sean más estables.
