China está aplastando a Japón en su propio juego: construir los paneles solares de perovskita más avanzados del mundo

China domina cómodamente el mercado de los paneles solares gracias a su poderosa industria del silicio, pero no se ha dormido en los laureles. Mientras Japón se prepara para asaltar el mercado con las células de perovskita, los laboratorios chinos se han adelantado por la derecha.

Récord aplastante de eficiencia. Un equipo de investigadores financiados por Longi, el gigante chino de los paneles solares, ha alcanzado una eficiencia récord del 34,6% con una célula solar en tándem de perovskita-silicio. Es decir, una célula fotovoltaica que integra capas de ambos materiales para absorber la mayor cantidad de energía posible de todo el espectro de la luz solar.

Si bien la célula del récord es un prototipo, Longi ha presentado también células en tándem de tamaño comercial (M6) y los primeros paneles solares con esta tecnología de un metro cuadrado de superficie, que lograron eficiencias del 30.1% y 25.8%, respectivamente. Los detalles están publicados en la revista Nature y todas las cifras han sido certificadas por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de Estados Unidos (NREL).

Por qué es importante. La eficiencia de los paneles solares expresa cuánta de la energía luminosa que incide sobre una célula fotovoltaica puede ser aprovechada como electricidad. Mediante un proceso conocido como heterounión, Longi ha aunado las ventajas del silicio y la perovskita, el "material milagroso" de la industria solar, para romper el límite teórico de las células convencionales de silicio, que era de un 33,7%.

Longi superó esta cifra, conocida como el límite de Shockley-Queisser, a finales de 2023, cuando presentó una célula en tándem con una eficiencia del 33,9%. El nuevo récord del 34,6% otorga al fabricante chino una ventaja considerable en el ranking de laboratorios de investigación fotovoltaica, y abre la puerta a paneles solares mucho más eficientes. En comparación, el panel solar de silicio más eficiente del mundo solo convierte un 25,2% de la energía solar en electricidad.

Cómo lo han logrado. Uno de los grandes problemas de las perovskitas son los defectos en la superficie de su estructura cristalina. Longi ha patentado varias tecnologías para pasivar estos defectos, incluido un tratamiento que combina una capa ultrafina de fluoruro de litio (LiF) con moléculas de etilendiamonio diioduro (EDAI) para mejorar la extracción de electrones de la luz solar y reducir su recombinación no radiativa; es decir, evitar que se pierdan en forma de calor.

También se optimizó la estructura de la célula y el proceso de heterounión de las capas de silicio y perovskita. La célula tiene una superficie frontal apenas texturizada y una superficie trasera con una textura más gruesa, una asimetría que mejora la captación de energía en el rango del infrarrojo. En términos numéricos, la célula tándem de dos terminales logró un voltaje en circuito abierto (Voc) de 1,97 voltios y un factor de llenado (FF) del 83,0%.

Ganando a Japón en su propio juego. Este avance chino es una colaboración público-privada en la que Longi ha contado con el apoyo de la Universidad de Suzhou, el Instituto de Investigación de Energía Limpia de Huaneng y la Universidad Politécnica de Hong Kong.

Los resultados demuestran que las células solares en tándem de Longi pueden revolucionar la industria fotovoltaica cuando estén preparadas para la comercialización a gran escala. Y esto es un auténtico órdago de China. Las células de perovskita son una invención japonesa y la gran apuesta de Japón para recuperar su liderazgo tecnológico. Pero China, que domina la industria solar y la cadena de suministro del silicio, le está ganando en su propio juego.

No está todo dicho. Si bien Longi ha demostrado que las células de silicio-perovskita pueden ser significativamente más eficientes que las células convencionales de silicio, hay una razón por la que estas apenas han empezado a comercializarse: su limitada durabilidad.

Al fin y al cabo, no será la eficiencia la que mande en la comercialización de esta nueva tecnología, sino cuántos años mantendrán esa eficiencia. El listón está alto porque los paneles solares de silicio duran más de 25 años, pero tanto China como Japón han presentado avances prometedores para las perovskitas en este sentido. Todavía no está todo dicho en la guerra por captar más energía del sol.

Imágenes | Longi

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