Las células de perovskita avanzan en uno de sus grandes retos para convertirse en el futuro de la energía solar: mejorar su resistencia y duración

Desde hace ya algunos años las tecnologías fotovoltaicas miran las perovskitas como el “santo grial” del sector, la gran esperanza para el impulso de la energía solar. Hace un año Ignacio Mártil de la Plaza, doctor en física y catedrático electrónica, nos explicaba que los materiales incluidos bajo esa etiqueta están dotados de propiedades “óptimas” para transformar la energía solar en eléctrica que los convierten en candidatos ideales para la fabricación de paneles. Aunque su desarrollo en los últimos años ha sido notable y han logrado en apenas una década lo que al silicio le llevó medio siglo, la realidad a día de hoy es, sin embargo, que las perovskitas presentan importantes hándicaps, como su degradación y limitada vida útil. 2022 arranca no obstante con buenas noticias.

Un grupo de químicos de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU), en Lituania, ha conseguido aumentar la estabilidad y durabilidad de las células solares de perovskita, lo que ataja uno de sus grandes puntos débiles: la degradación ambiental. Y lo ha hecho además dotando al material de un nivel de eficiencia que los propios científicos califican de "extremadamente alto".

Mediante un proceso conocido como pasivación, que se centra en la capa activa de la celda solar y elimina los defectos que se generan durante la fabricación, el equipo ha logrado una eficiencia del 23,9% con una estabilidad operativa a largo plazo (más de 1.000 horas). “Es una forma simple pero efectiva de mejorar la estabilidad de las celdas solares de perovskita”, destaca la propia KTU en un comunicado: “La superficie pasivada se vuelve más resistentes a las condiciones ambientales, como temperatura o humedad, y más estable, extendiendo la durabilidad del dispositivo”.

Una alternativa económica

No es la primera vez que los investigadores echan mano de la pasivación para mejorar las células solares de perovskita, pero el equipo de KTU —que ha trabajado codo con codo junto a un grupo de experto de China, Italia, Lituania, Suiza y Luxemburgo— ha querido evitar uno de sus inconvenientes: la formación de una capa que acaba provocando que las células solares se calienten. Para lograrlo utilizaron diferentes isómeros de yoduro de feniletilamonio sintetizados.

Los materiales se encargó de probarlos en “minimódulos solares de perovskita” un grupo del Instituto Federal de Tecnología de Lausana. Durante el test se logró "una eficiencia récord" de conversión de energía solar del 21,4%. “Demostró ser bastante eficaz para prevenir los efectos negativos de la pasivación de las células solares. Se ha descubierto que un isómero con los grupos de pasivación más cercanos entre sí conduce a la pasivación más eficiente”, explica el doctor Kasparas Rakštys.

Además de por sus propiedades óptimas, las células solares de perovskita permiten la fabricación de capas delgadas, livianas, flexibles y con materiales de bajo coste, lo que las ha convertido en una de las tecnologías de células solares de mayor crecimiento global. En comparación con los cristales de silicio, las perovskitas ofrecen ventajas importantes: se pueden producir de forma sencilla y económica. Buena prueba de ese interés es que el estudio ddel KTU, publicado en la revista Nature Communications, no es el único que ha intentado perfeccionarla en los últimos meses.

En diciembre Nature Energy se hacía eco del trabajo de un grupo de investigadores del Forschungszentrum Jülich, en Alemania, que presentó una variante que destaca por su estabilidad. Durante las pruebas, a iluminación elevada y alrededor de 65 grados centígrados a lo largo de 1.450 horas de funcionamiento, la celda de perovskita retuvo el 99% de su eficiencia inicial.

“La célula solar que hemos presentado ahora impresiona por su estabilidad excepcional. La predicción a largo plazo siempre es difícil, pero la célula solar que hemos desarrollado ahora ciertamente podría funcionar durante más de 20.000 horas en circunstancias normales”, explicaba el profesor Crhistoph Brabec, del Instituto Helmholtz Erlangen-Nuremberg, a Science Daily.

El objetivo es muy similar al de sus colegas lituanos: atajar la corta vida útil de las perovskitas, uno de sus grandes hándicaps. En la carrera por perfeccionar la tecnología ha destacado también en los últimos meses la Universidad de Cambridge, que a finales de 2021 presentaba un método para estabilizar el material sin comprometer su rendimiento. En su propósito usaron una molécula orgánica como “plantilla”. En las últimas semanas la Academia China de Ciencias (CAS) han presentado también avances que apuntan a la "autorreparación" de las propias células.

Imágenes | Lilly, Viktor, Ludvig, Kim & Gitte Andersen (Flickr) y Ricketyus (Flickr)