Un trabajo que demuestra que las células solares en perovskita pueden dar un buen rendimiento incluso cuando se producen a gran escala. Consiguen nuevo récord de eficiencia para un módulo fotovoltaico de perovskita impreso.
Del tamaño de una hoja de papel A4, sólo se necesita una impresora para producirlo, con métodos comunes en la industria de la impresión y que resultan además de sencillos, baratos. Hablamos del innovador módulo fotovoltaico en perovskita desarrollado por investigadores de la Universidad de Swansea, en el Reino Unido.
¿Qué tiene de especial? Un módulo solar de perovskita con una superficie casi seis veces mayor que la de los paneles fabricados hasta ahora con esta tecnología (10 cm2), un paso necesario para poder comercializarlo y poder competir con los actuales.
La perovskita es, probablemente, uno de los materiales en los que se está trabajando más actualmente en la investigación para aumentar la eficiencia y reducir los costes de la energía solar. Es más barato que el silicio, el material con que se fabrican la inmensa mayoría de placas solares, y su eficiencia potencial es mayor. Los científicos están investigando para aumentar su capacidad de generación de electricidad, publicando nuevos récords de eficiencia casi todos los meses aunque, de momento, todavía no se ha conseguido superar al silicio. Pero parece que esto es sólo cuestión de tiempo.
Sus creadores han publicado un artículo en Advanced Materials Technologies donde explican los avances realizados, explicando que todo el proceso de fabricación es sencillo y económico.
El secreto del éxito de los investigadores de Swansea ha sido el proceso de impresión del módulo. Para evitar los defectos asociados a impresiones de este tamaño, que podrían hacer caer su eficiencia por posibles problemas de conexión entre las células, han usado una técnica muy conocida en la industria de la impresión: el registro, que se asegura que los patrones y las capas que forman el módulo están perfectamente alineados y que, por tanto, la conexión entre las diferentes células es perfecta. Es por ello que han conseguido que los módulos fueran tan grandes sin que se perdiera su eficiencia debido a pequeños defectos de impresión.
El nuevo módulo fotovoltaico en perovskita está compuesto por unidades C-PSC (Carbon-Pervoskite based Solar Cells): estas células están formadas por serigrafías que imprimen tres capas mesoporosas en titanio, zirconia y carbono dispuestas una encima de la otra, y la subsiguiente infiltración de un precursor líquido de la perovskita a través de ellas.
A diferencia de sus «hermanas», las C-PSCs tienen eficiencias significativamente menores: si la tecnología «clásica» de la fotovoltaica en perovskita ya ha superado el 23 %, para estas unidades equipadas con carbono el valor, en el mejor de los casos, es de alrededor del 10 %. Por otro lado, no se degradan tan rápidamente y ya han demostrado que pueden mantener su rendimiento bajo iluminación continua después de más de un año de funcionamiento.
La innovación del equipo de Swansea está ligada a la optimización del proceso de impresión en sustratos de vidrio del tamaño de una hoja de papel A4.
Todo el proceso se llevó a cabo en condiciones ambientales normales, sin necesidad de costosos sistemas de vacío que son necesarios para la producción de las células solares de silicio.
El equipo de Swansea ha conseguido buenos resultados para sus módulos: «los resultados hablan por sí solos: el módulo muestra una eficiencia de conversión de energía de hasta el 6,3% cuando se evalúa ante la luz solar totalmente simulada. Este valor es el valor más alto jamás alcanzado para un dispositivo C-PSC de este tamaño. También muestra una eficiencia del 11% a 200 lux, que es más o menos la misma que la de los niveles de luz de una sala de estar normal.»
«Nuestro trabajo demuestra que las células solares de perovskita pueden tener un buen rendimiento incluso si se producen a mayor escala de lo que se ha hecho hasta ahora en la comunidad científica«, explica la Dra. Francesca De Rossi, directora del proyecto. «Esto es vital para que sea económica y atractiva para la producción industrial […] Aún queda mucho trabajo por hacer, como por ejemplo aumentar el área activa, pero ya estamos trabajando en ello.»
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