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La próxima gran cosa en solar.
Un equipo de científicos ha creado una célula solar de bajo costo, totalmente imprimible, que se ha mantenido estable en condiciones reales durante más de un año, trasladando estas celdas solares del laboratorio al mundo comercial. Las celdas solares estaban hechas de una clase especial de materiales llamados perovskitas.
Las perovskitas son un tipo de mineral que, desde su uso en celdas solares en el 2009, han sido defendidas como la “próxima gran cosa” en la energía renovable. Estos minerales tienen algunas propiedades interesantes como la superconductividad, magnetoresistencia y conductividad iónica que son realmente importantes para la microelectrónica.
En 2016 se teorizó que las perovskitas eran capaces de producir células solares con una eficiencia máxima del 31 por ciento , superior incluso a la mejor tecnología solar actual de silicio comercial .
Aunque las células solares perovskitas son fáciles de fabricar y han logrado una eficiencia de más del 22 por ciento en el laboratorio, una vez que se despliegan en el mundo real, la humedad y el oxígeno destruyen rápidamente sus capacidades de recolección solar.
Similares destinos han frenado la producción de otras células solares imprimibles basadas en la tecnología de polímeros conductores que pueden imprimirse con la misma tecnología que los billetes de polímero.
Científicos de Suiza han superado esta limitación mediante el uso de un nuevo tipo de estructura de células solares de perovskita para crear una célula que tiene una estabilidad operativa de más de un año con una eficiencia del 11,2 por ciento, cerca de la eficiencia típica de muchos paneles solares basados en silicio.
El equipo creó una célula solar de perovskita híbrida 2D / 3D . Se utilizaron dos tipos diferentes de perovskitas para impartir dos propiedades que son de igual importantancia para lograr una larga vida útil – resistencia al oxígeno al agua y el transporte de carga.
La perovskita 2D actúa como una ventana protectora contra la humedad, preservando la capacidad de generar electricidad de la perovskita 3D.
Los dos tipos diferentes de perovskita se crearon con un método químico húmedo simple en un tubo de ensayo y se mezclaron juntos a varias relaciones para optimizar la celda solar.
“El hallazgo importante en este manuscrito es la identificación de la presencia de interfaz multidimensional 2D / 3D”, dijo a ScienceAlert Mohammad Khaja Nazeeruddin , líder del proyecto de la Escuela Politécnica Federal de Lausana.
“Creemos que esto activará muchos estudios a futuro… ampliando las perspectivas para la fotovoltaica perovskita”.
Las células solares híbridas de perovskita 2D / 3D se hicieron capa por capa, como un sándwich, colocando diferentes “ingredientes” de células solares uno encima del otro.
Para demostrar el potencial de fabricación de la tecnología, los científicos hicieron un panel solar de 10×10 cm que parecía algo así:
Esta célula solar que podría durar más de 10.000 horas en condiciones estándar y la máxima eficiencia alcanzada por la combinación de perovskita 2D / 3D fue del 14,6 por ciento.
En el futuro, esperan que una mayor optimización de la estructura interna del dispositivo continuará empujando las células solares de perovskita mucho más cerca de su eficiencia teórica.
Los paneles solares de bajo costo, imprimibles y de larga vida están más cerca que nunca y parece que están listos para dejar el ambiente de laboratorio.
Los hallazgos fueron reportados en Nature Communications .