Nuevo récord: las células de perovskita orgánicas ya son tan eficientes como los paneles comerciales de silicio

Los paneles solares a base de perovskita son la apuesta más prometedora en la búsqueda de un reemplazo de los actuales paneles de silicio cristalino. No sólo aprovechan un rango más amplio del espectro solar, sino que también son más baratos y tienen una propiedad que los hace especiales: cierta flexibilidad que permite adaptarlos a superficies curvadas.

El gran problema de estos paneles es que, al llevar menos tiempo en desarrollo que los de silicio cristalino, su estabilidad, durabilidad y efectividad son menores. Hemos ido corrigiendo esto con el tiempo, y un último gran paso es el que ha dado un equipo de investigadores de la universidad alemana de Potsdam junto a colegas de la Academia China de ciencias:

Un récord de eficiencia para una célula solar de perovskita.

Célula solar tándem de récord

La industria solar tiene entre ceja y ceja las células de perovskita. Aparte de las ventajas comentadas, son también más flexibles que las de silicio, tienen una alta eficiencia en capas delgadas, por lo que se reduce el uso de material necesario en su construcción y su construcción es más respetuosa con el medio ambiente al no necesitar hornos potentes en su manufactura.

Sin embargo, tiene una serie de inconvenientes como una estabilidad menor al degradarse más rápidamente, reduciendo significativamente su vida útil y un contenido en plomo que no está en las de silicio cristalino (y, por tanto, planteando preocupaciones ecológicas).

Multitud de laboratorios y centros de todo el mundo están investigando cómo conseguir resolver esos problemas para garantizar su viabilidad comercial en masa en un mercado en el que las de silicio cristalino están más que asentadas, con precios por los suelos gracias a gigantes como China.

Estos últimos años, hemos visto mezclas -tándems- de silicio-perovskita con eficiencias de hasta el 40%, pero el reto es eliminar completamente el silicio de la ecuación. En China ya se han creado paneles sin un ápice de silicio con una alta eficiencia de conversión de la luz solar, y lo último es una célula solar tándem basada sólo en componentes orgánicos.

Fruto de una colaboración entre la Universidad de Potsdam y la Academia China de Ciencias, la nueva célula tiene un récord de conversión del 25,7% para una célula basada en una celda inferior de perovskita de banda ancha y un dispositivo superior orgánico de banda estrecha.

Así, este 'sandwich' se compone de una capa de óxido conductor transparente, un absorbedor de perovskita con una banda prohibida de 1,88 electrovoltios, una nueva capa de pasivación a base de 1,4-diamonio de ciclohexano (CyDAI2), un absorbedor orgánico con una banda prohibida de 1,27 eV, una capa de cátodo de PDINN y un electrodo de plata.

Este concepto se presentó en un estudio de Nature y lo que destaca, como leemos en PV-Magazine, es que tiene una gran absorción del rango rojo/infrarrojo. Según los investigadores "las celdas solares en tándem estaban limitadas por la capa de perovskita, que presenta fuertes pérdidas de eficiencia si se ajusta para absorber únicamente las partes azul/verde del espectro solar. Para abordar este problema, utilizamos una novedosa capa de pasivación aplicada a la perovskita que reduce los defectos del material y mejora el rendimiento de toda la celda"

Ese pasivador de CyDAI2 es una de las claves para reducir el desajuste del voltaje del circuito y, probada en condiciones de iluminación estándar, la célula tándem alcanzó una conversión de energía del 26,4%, con una eficiencia certificada del mencionado 25,7%. Sus responsables afirman que es el actual récord mundial para este tipo de celdas y algo muy interesante es la ausencia de plomo.

Puede parecer una eficiencia pequeña y, evidentemente, menor a los tándems de perovskitas y silicio, pero como decíamos, se trata de una tecnología nueva, mucho menos consolidada que las células actuales de silicio cristalino y a la que aún falta recorrido. Lo bueno es que se están dando pasos adelante casi cada semana y 2024 ha sido un buen año para esta tecnología.

No sólo ya se están comercializando paneles solares de perovskita (sobre silicio, eso sí), sino que China acaba de forrar una montaña con este tipo de tecnología. ¿La mala noticia para las perovskitas? Que los de silicio siguen evolucionando.

Imágenes | Universidad de Potsdam

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