Un equipo internacional de investigadores desarrollan la primera célula solar tándem comercial sin indio que alcanza un 31% de eficiencia usando óxido de estaño.
🔋 Estaño en lugar de indio.
🌞 Eficiencia certificada del 31 %.
💰 Material hasta 100 veces más económico.
🏭 Tecnología preparada para escalar a módulos comerciales.
🌍 Menor dependencia de materias primas críticas.
♻️ Más sostenibilidad para la industria fotovoltaica.
Un nuevo avance elimina un metal escaso de los paneles solares y acerca una energía fotovoltaica más barata y eficiente
La carrera por fabricar paneles solares más eficientes, asequibles y sostenibles acaba de dar un paso importante. Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado la primera célula solar tándem de tamaño comercial que prescinde completamente del indio, uno de los metales considerados críticos para la industria electrónica debido a su escasez y elevado coste.
El trabajo, publicado en la revista Science, demuestra que es posible sustituir este material por óxido de estaño, mucho más abundante y económico, sin perder rendimiento. El resultado es una tecnología capaz de alcanzar una eficiencia certificada del 31 % en un módulo de tamaño comercial, una cifra que sitúa a esta nueva generación de paneles entre las más prometedoras para el futuro de la energía solar.
El gran problema del indio en la industria fotovoltaica
El indio lleva años desempeñando un papel importante en pantallas, dispositivos electrónicos y determinados tipos de células solares. Sin embargo, su disponibilidad es limitada porque no se extrae de forma independiente, más bien aparece como subproducto de la minería del zinc.
A medida que crece la demanda mundial de electrónica y energías renovables, también aumenta la presión sobre este recurso. Esto provoca una mayor volatilidad de precios y genera incertidumbre para los fabricantes que dependen de él.
Precisamente por ese motivo, sustituirlo por un material abundante como el estaño representa mucho más que una reducción de costes. También mejora la seguridad del suministro, facilita una producción a gran escala y reduce la dependencia de materias primas consideradas estratégicas.
Cómo funciona esta nueva generación de células solares
Las protagonistas del estudio son las llamadas células solares tándem de perovskita, una tecnología que combina diferentes materiales capaces de aprovechar distintas longitudes de onda de la luz solar.
Mientras los paneles convencionales de silicio tienen un límite físico de eficiencia relativamente cercano, las configuraciones tándem permiten capturar una mayor parte de la energía del Sol, aumentando significativamente la producción eléctrica sin necesidad de ampliar la superficie instalada.
El desafío estaba en mantener ese elevado rendimiento eliminando el indio. Para conseguirlo, los investigadores desarrollaron un proceso de fabricación mediante deposición reactiva por plasma (Reactive Plasma Deposition, RPD) que permite crear capas de óxido de estaño (SnOx) extremadamente uniformes y con muy pocos daños estructurales durante el proceso.
Gracias a esta técnica lograron fabricar células completamente libres de indio que alcanzaron una eficiencia certificada del 33,6 % en dispositivos de laboratorio de 1 centímetro cuadrado. Después consiguieron escalar la tecnología hasta un mini módulo comercial de 207,9 centímetros cuadrados, obteniendo una eficiencia igualmente destacada del 31 %, algo especialmente relevante porque mantener el rendimiento al aumentar el tamaño suele ser uno de los mayores retos de la investigación fotovoltaica.
Un avance que también mejora la durabilidad
La eficiencia no fue el único aspecto destacado del estudio.
Los investigadores comprobaron que los nuevos módulos conservaron un funcionamiento estable tras ser sometidos a altas temperaturas, condiciones de humedad elevada y más de tres meses de funcionamiento continuo en exteriores.
La estabilidad es uno de los grandes retos históricos de las perovskitas, un material que ha revolucionado la investigación solar durante la última década gracias a su extraordinaria capacidad para convertir la luz en electricidad. Aunque sus rendimientos no han dejado de crecer, mejorar su resistencia frente al paso del tiempo continúa siendo uno de los objetivos prioritarios antes de una implantación masiva.
Cada avance en este sentido acerca un poco más estas tecnologías a las cubiertas de viviendas, edificios industriales y grandes plantas fotovoltaicas.
Por qué este descubrimiento puede cambiar el mercado solar
Reducir el precio de un componente puede parecer un detalle menor, aunque en realidad tiene implicaciones muy importantes cuando se habla de fabricar millones de paneles.
Según los autores, el estaño cuesta aproximadamente un 1 % del precio del indio, lo que abre la puerta a reducir el coste de producción sin renunciar a prestaciones de primer nivel.
La industria fotovoltaica busca constantemente disminuir el coste por kilovatio-hora generado. Para lograrlo no basta con fabricar paneles baratos; también es necesario que produzcan más electricidad durante décadas.
Si ambas condiciones se cumplen al mismo tiempo, el coste final de la energía disminuye de forma notable.
Además, al generar más electricidad utilizando la misma superficie instalada, esta tecnología puede resultar especialmente interesante en tejados urbanos, instalaciones industriales o lugares donde el espacio disponible es limitado.
La transición hacia materiales más abundantes ya está en marcha
La búsqueda de materiales alternativos se ha convertido en una prioridad para muchos sectores tecnológicos.
La Unión Europea, a través de su estrategia sobre materias primas críticas, lleva varios años impulsando proyectos destinados a reducir la dependencia de recursos con cadenas de suministro vulnerables. La diversificación de materiales y el desarrollo de nuevas tecnologías forman parte de esa estrategia para reforzar la autonomía industrial y acelerar la transición energética.
En paralelo, numerosos fabricantes de paneles solares están invirtiendo en arquitecturas de perovskita sobre silicio, consideradas por muchos expertos como la siguiente gran evolución de la energía fotovoltaica. Empresas de distintos países ya trabajan en líneas piloto para llevar estos módulos al mercado durante los próximos años, aunque todavía quedan desafíos relacionados con la fabricación masiva, la vida útil y la reducción de costes.
Este estudio demuestra que varios de esos obstáculos empiezan a encontrar soluciones reales.
Potencial
La eliminación del indio demuestra que la innovación en energías renovables no depende únicamente de aumentar la eficiencia. También pasa por desarrollar tecnologías capaces de utilizar materiales abundantes, accesibles y económicamente viables.
Si estos módulos llegan a producirse a gran escala, podrían acelerar la implantación de la energía solar en viviendas, industrias y grandes plantas fotovoltaicas, reduciendo el coste de generación y facilitando el acceso a electricidad renovable en más regiones del mundo.
Combinados con sistemas de almacenamiento, redes eléctricas inteligentes y programas de autoconsumo, estos paneles de nueva generación podrían contribuir a disminuir las emisiones de gases de efecto invernadero, reducir la dependencia de combustibles fósiles y hacer más robusto el sistema energético frente a futuras crisis de suministro.
En definitiva, pequeños cambios en los materiales utilizados pueden acabar teniendo un impacto enorme sobre la velocidad con la que la energía solar continúa expandiéndose durante las próximas décadas.
Vía Solar breakthrough cuts scarce metal, bringing cheaper clean energy closer to market – News Hub
Más información: Indium-free perovskite/silicon tandem solar cells with tin oxide recombination layer and electrodes | Science
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