Un nuevo enfoque de fabricación está mejorando significativamente las perspectivas de comercialización de las células solares de perovskita, gracias a mejoras en la estabilidad, fiabilidad, eficiencia y reducción de costos, según un estudio reciente llevado a cabo en la Universidad de la Ciudad de Hong Kong (CityUHK).
Simplificación de la estructura y fabricación de células solares para energía más asequible
El artículo, publicado en Science, destaca la relevancia del avance debido a que la estructura sencilla del dispositivo desarrollado por el equipo de CityUHK puede facilitar la producción industrial futura y aumentar la confianza en la comercialización de estas células solares.
«La mejora en la estabilidad y la simplificación del proceso de producción de las células solares de perovskita representa un avance significativo para hacer que la energía solar sea más accesible y asequible«, explicó el profesor Zhu Zonglong del Departamento de Química, quien resaltó el uso extenso del mineral perovskita para convertir la luz solar en electricidad de manera eficiente.
Dos innovaciones clave
El equipo de CityUHK ha desarrollado dos innovaciones que marcan un hito en la creación de la estructura de las células solares. La primera consiste en la integración de los materiales selectivos de huecos con las capas de perovskita, lo que simplifica el proceso de fabricación. Esta técnica reduce la cantidad de materiales y pasos necesarios para producir las células, disminuyendo los costos y aumentando la eficiencia.
La segunda innovación radica en la mejora de la estabilidad operativa de la célula solar al reemplazar los materiales orgánicos tradicionales, como el fullereno y el BCP, con una capa de óxido de estaño inorgánico. Este material presenta una excelente estabilidad térmica, lo que permite una mayor durabilidad del dispositivo.
«El diseño del dispositivo reportado en este estudio representa la arquitectura más simplificada en el campo actual de las células solares de perovskita, ofreciendo ventajas significativas para su industrialización«, afirmó el Dr. Gao Danpeng, coautor del estudio y postdoctorado en CityUHK.
Sostenibilidad y rentabilidad
El estudio ha mostrado datos prometedores. El equipo ha logrado una eficiencia de conversión de energía superior al 25%, optimizando los defectos de vacantes de oxígeno en la capa de óxido de estaño. Además, han logrado mantener más del 95% de esa eficiencia después de 2.000 horas de operación continua bajo condiciones de prueba rigurosas, lo que supera la estabilidad de las células solares tradicionales de perovskita y cumple con varios estándares de la industria para la longevidad.
Estos resultados abren el camino a células solares más confiables y eficientes, simplificando los procesos de fabricación y haciendo la producción a gran escala más rentable. La capacidad de producir dispositivos de alta eficiencia con costos reducidos es esencial para la adopción generalizada de la energía solar, un paso crucial hacia un sistema energético global más sostenible.
Impacto en la industria y el medio ambiente
Los avances en la fabricación de células solares de perovskita podrían transformar los mercados energéticos globales y acelerar la transición hacia fuentes de energía renovables. Este desarrollo es particularmente relevante en un contexto donde la energía solar ya está compitiendo con los combustibles fósiles en términos de costos, y las mejoras en la durabilidad y eficiencia de las células solares pueden reducir aún más la necesidad de combustibles no renovables.
Investigadores en ciencia de materiales, tecnología de energía renovable y fabricantes de células solares encontrarán en esta investigación una oportunidad para revolucionar la producción y la estabilidad a largo plazo de las células solares. Además, consumidores de energía y organizaciones ambientales pueden beneficiarse de una tecnología más eficiente, duradera y fácil de producir.
Para los responsables de políticas enfocadas en la protección del medio ambiente, los resultados del estudio son notables porque promueven aplicaciones más amplias de la energía renovable, reduciendo la dependencia de los combustibles fósiles y protegiendo el clima.
Escalabilidad y futuro de la tecnología
El siguiente paso en esta línea de investigación es aplicar la innovadora estructura de las células solares a módulos de perovskita más grandes, con el objetivo de mejorar aún más la eficiencia y la escalabilidad de la tecnología. La capacidad de escalar la producción de células solares de alta eficiencia puede facilitar su adopción masiva, lo que contribuiría significativamente a la transición energética global.
El estudio ha sido realizado en colaboración con equipos del Laboratorio Nacional de Energías Renovables y el Imperial College de Londres, lo que subraya el esfuerzo global por desarrollar soluciones energéticas sostenibles.
El profesor Zhu concluyó: «Con la posibilidad de que se implemente en sistemas de energía solar en los próximos 5 años, esta investigación representa un paso crucial hacia la producción de energía más sostenible y respetuosa con el medio ambiente a nivel global«.
Implicaciones para la sostenibilidad energética
La implementación de estas innovaciones en la fabricación de células solares de perovskita podría reducir significativamente el costo de la energía solar, haciendo que esta sea más accesible para comunidades en desarrollo y países con limitaciones de recursos energéticos. Además, la menor huella de carbono asociada a la producción de células solares de perovskita, en comparación con otras tecnologías solares, contribuye a una reducción en las emisiones globales de gases de efecto invernadero.
La eficiencia lograda (más del 25%) y la durabilidad superior de estas células solares sugieren que pueden ser una solución viable no solo para sistemas residenciales o comerciales, sino también para aplicaciones más grandes, como plantas de energía solar a escala industrial. La posibilidad de integrar esta tecnología en diferentes entornos, incluidos los tejados de edificios y estructuras urbanas, refuerza su potencial para transformar el panorama energético.
Los avances en la tecnología de células solares de perovskita representan una oportunidad única para acelerar la transición hacia fuentes de energía renovables y alcanzar los objetivos climáticos globales. La investigación liderada por CityUHK no solo demuestra el potencial de las innovaciones tecnológicas para mejorar la eficiencia energética, sino que también establece un camino claro para la industrialización de estas soluciones. La combinación de mejoras en la eficiencia, estabilidad y coste posiciona a la energía solar como una opción competitiva y viable para satisfacer las necesidades energéticas del futuro.
Más información: www.science.org
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