Un equipo de investigadores de la Universidad de Northwestern ha desarrollado una nueva técnica que mejora significativamente la eficiencia de los módulos solares de perovskita de gran área. Esta innovación podría representar un paso crucial hacia la adopción masiva de las células solares de perovskita, ofreciendo una alternativa más económica y eficiente en comparación con los métodos tradicionales basados en silicio.
El desafío de la escala
La principal barrera para el uso generalizado de las perovskitas en la generación de energía solar ha sido la dificultad para escalar la producción sin comprometer la calidad. Las células solares de perovskita híbridas orgánico-inorgánicas han demostrado ser extremadamente prometedoras en muestras pequeñas, logrando eficiencias de conversión de energía solar a electricidad de hasta el 26%. Sin embargo, al aumentar el tamaño de estas células, surgen defectos que afectan negativamente su rendimiento.
Solución innovadora
Para abordar este problema, un grupo liderado por investigadores de Química y Ingeniería de Northwestern ha introducido el uso de cristales líquidos termotrópicos. Estos materiales tienen la capacidad de responder a cambios de temperatura y evitar la acumulación de precipitaciones, protegiendo así las películas de perovskita de gran superficie. Este enfoque no solo ha mejorado la eficiencia hasta un 22% sino que también ha mantenido una eficiencia estabilizada del 21% en módulos solares bajo condiciones de humedad y temperatura extremas.
Antes de esta investigación, la máxima eficiencia estabilizada certificada para módulos solares de perovskita superiores a 30 cm² rondaba el 19,5%. Gracias al nuevo método de procesamiento de materiales desarrollado por el equipo, se ha logrado una protección uniforme contra los defectos en películas de perovskita a gran escala, estableciendo un nuevo récord de eficiencia estabilizada.
El potencial de los cristales líquidos
Los cristales líquidos, comúnmente añadidos en películas de perovskita sin explotar plenamente su potencial, aquí juegan un papel crucial al permitir la regulación del crecimiento cristalino y la prevención de defectos. Esta estrategia no solo demuestra el potencial para una generación de energía solar más eficiente y estable a gran escala sino que también abre la puerta a futuras aplicaciones, como la mejora de los efectos de pasivación y la estabilidad del dispositivo.
Mirando hacia el futuro
Este avance subraya la importancia de desarrollar soluciones específicas para superar los obstáculos en el proceso de escalado de las células solares de perovskita. La posibilidad de extender esta metodología al proceso de recubrimiento por ranura promete facilitar la producción de submódulos de perovskita de mayor área, marcando un hito importante hacia la adopción industrial y el uso generalizado de esta tecnología.
Este estudio, publicado el 18 de enero en Nature Energy, no solo destaca un avance significativo en el campo de la energía solar sino que también enfatiza la colaboración interdisciplinaria como una vía para alcanzar soluciones innovadoras en la búsqueda de alternativas energéticas sostenibles.
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