Perovskita: el material destinado a revolucionar la energía solar

La energía solar está en auge y pasa por ser la energía renovable con más potencial para extenderse a nivel empresarial y particular. Actualmente, son muchas las viviendas que disponen de una instalación fotovoltaica de paneles solares con la que complementar la energía eléctrica procedente de la red general, o incluso las que recurren a ella en zonas a las que esta no llega.

Pero los paneles solares de silicio monocristalino raramente superan el 21% de eficiencia energética y su estabilidad operativa también es limitada. No es de extrañar, por tanto, que la ciencia busque mejores modos de captar y aprovechar la energía del sol y la perovskita parece destinada a revolucionar la tecnología asociada al astro rey.

Qué es la Perovskita

La perovskita es un mineral perteneciente al grupo de los óxidos: el trióxido de titanio y calcio (CaTiO3). Fue descubierto en los Montes Urales de Rusia por el geólogo alemán Gustav Rose y recibe su nombre en honor al mineralista ruso Lev Alekseyevich von Perovski.

Igualmente, la comunidad científica utiliza el nombre de perovskita para referirse a un grupo de cristales cuya estructura es parecida a la de un material llamado titanato de calcio. Entre sus propiedades destacan su capacidad para convertir la energía solar en energía eléctrica: el llamado gap de energía.

Breve pieza informativa sobre la perovskita.

Este concepto proviene de la física cuántica e identifica la mínima energía que puede absorber un material. Para que un material sea apto para la industria solar, debe tener un gap de energía de alrededor de 1,5 electronvoltios (eV), y la familia de materiales perovskita tiene esa propiedad.

No sólo eso, pues estos materiales absorben muy bien la radiación solar, por lo que la cantidad de material necesaria es reducida, lo que hace que las perovskitas sean ideales para la fabricación de paneles solares.

Últimos hallazgos de la ciencia

Aunque los científicos han avanzado de manera espectacular en el desarrollo de las perovskitas en los últimos 10 años en lo relativo a su aplicación en la energía solar, aún existen inconvenientes que sortear.

Hasta ahora, los paneles solares de perovskita sufrían una elevada degradación y una limitada vida útil. Sin embargo, un grupo de químicos de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU) ha logrado aumentar la estabilidad y durabilidad de las células solares de este material.

Para ello se han basado en el método de pasivación, es decir, la formación de una película relativamente inerte sobre la superficie de un material (frecuentemente un metal), que lo enmascara en contra de la acción de agentes externos.

Los resultados han sido espectaculares, pues han logrado una eficiencia del 23,9%, superior a la de los paneles de silicio monocristalino, y una estabilidad operativa de más de 1000 horas. «Es una forma simple pero efectiva de mejorar la estabilidad de las celdas solares de perovskita», informa la KTU en un comunicado. «La superficie pasivada se vuelve más resistente a las condiciones ambientales, como temperatura o humedad, y más estable, extendiendo la durabilidad del dispositivo».

El desarrollo de esta técnica se ha realizado en colaboración con grupos expertos de China, Italia, Lituania, Suiza y Luxemburgo, centrándose en evitar un problema típico de la pasivación: la formación de una capa que sobrecalienta las células solares.

Para abordar este problema, el equipo de investigadores realizó un estudio que estimó la energía mínima requerida para formar perovskitas 2D. La superficie de la capa de perovskita 3D fue pasivada por diferentes isómeros de yoduro de feniletilamonio sintetizados. Estos tienen la misma fórmula molecular pero diferentes disposiciones de átomos en el espacio, determinando la probabilidad de formación de perovskita 2D.

Propiedades muy ventajosas

Además de lo ya expuesto, los paneles solares de perovskita permiten muchas otras ventajas, pues hacen posible la fabricación de capas delgadas, livianas y flexibles realizadas con materiales de bajo coste, de hecho menor que el de los paneles de silicio.

KTU no es la única entidad que trabaja en el desarrollo de esta tecnología, pues el grupo de investigadores de Forschungszentrum Jülich, en Alemania, presentó en diciembre los resultados de sus ensayos, destacando que durante una irradiación de 65 grados centígrados durante 1450 horas, la eficiencia inicial se redujo únicamente en un 1%.

Del mismo modo, la Universidad de Cambridge y la Academia China de Ciencias (CAS) trabajan en esta tecnología, llegando estos últimos incluso a realizar avances que permitan la autorreparación de las células de perovskita.

No cabe duda, por tanto, de que nos encontramos ante el futuro de la energía solar fotovoltáica. ¿Cuánto tardará en llegar?

Fuente: Kaunas Technology University