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Cambio Climático

El mineral que podría revolucionar la energía solar

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'Nature' describe un compuesto basado en perovskita que podría aprovechar más del 50% de la luz solar en todas sus longitudes de onda

  • por Kevin Bullis | traducido por Francisco Reyes
  • 13 Noviembre, 2013

Un nuevo material de célula solar tiene propiedades que podrían superar en más de dos veces la eficiencia de las mejores células en el mercado hoy día. Un artículo publicado esta semana en la revista Nature describe estos materiales: una forma modificada de una clase de minerales llamados perovskitas, que poseen una estructura cristalina particular.

Los investigadores aún no han hecho demostraciones de una célula solar de alta eficiencia creada con el material. Pero su trabajo se suma a un creciente número de evidencias que sugieren que los materiales de perovskita podrían cambiar el rostro de la energía solar. Los investigadores están creando nuevas perovskitas gracias a distintas combinaciones de elementos y moléculas que no se ven en la naturaleza. Muchos investigadores consideran a estos materiales como la próxima gran esperanza para la fabricación de energía solar lo suficientemente barata como para competir con los combustibles fósiles.

Las células solares basadas en perovskitas ​​han mejorado a un ritmo notable. Tuvo que pasar más de una década antes de que los principales materiales de células solares utilizados en la actualidad, de silicio y teluro de cadmio, alcanzaran los niveles de eficiencia que se han demostrado con las perovskitas en sólo cuatro años. El rápido éxito del material ha impresionado, incluso, a investigadores solares veteranos, que han aprendido a ser cautelosos sobre la aparición de nuevos materiales, después de ver cómo muchos otros no cumplían con las expectativas (ver "Un material para generar energía solar a precio 'casi regalado'").

El material de perovskita descrito en Nature tiene propiedades que podrían lograr que las células solares conviertan más de la mitad de la energía de la luz solar directamente en electricidad, señala el codirector de Pennergy, un centro para la innovación energética en la Universidad de Pennsylvania (EEUU), Andrew Rappe, que también es uno de los autores del nuevo informe. Eso supone más del doble de eficiencia que las células solares convencionales. Esta eficiencia tan alta reduciría a la mitad el número de células solares necesarias para producir una cantidad dada de energía. Además de reducir el coste de los paneles solares, se reducirían considerablemente los costes de instalación, que ahora representan la mayor parte del precio de un nuevo sistema solar.

A diferencia de los materiales en las células solares convencionales, el nuevo material no requiere un campo eléctrico para producir una corriente eléctrica. Esto reduce la cantidad de material necesario y produce voltajes más altos, que pueden ayudar a aumentar la potencia de salida, asegura Rappe. Aunque se han demostrado otros materiales para producir corriente sin la ayuda de un campo eléctrico, el nuevo material es el primero en responder de ese modo, también, frente a la luz visible, por lo que resulta relevante para su uso en células solares, afirma.

El material es relativamente fácil de modificar para que convierta diferentes longitudes de onda de la luz en electricidad de manera eficiente. Podría ser posible formar una célula solar con diferentes capas, cada una diseñada para una parte específica del espectro solar, algo que podría mejorar en gran medida la eficiencia en comparación con las células solares convencionales (ver "Energía solar ultraeficiente" y "Manipulación de la luz para duplicar la producción de energía solar").

No es oro todo lo que reluce

Otros expertos en células solares señalan que, si bien estas propiedades son interesantes, Rappe y sus colegas tienen un largo camino por recorrer antes de poder producir células solares viables. Por un lado, la corriente eléctrica que produce hasta el momento es muy baja. El profesor de ciencias de los materiales e ingeniería en Berkeley, Ramamoorthy Ramesh, señala: "Es un buen trabajo, pero está en una etapa muy temprana. Para crear una célula solar, se necesitan muchas otras cosas".

La perovskitas siguen siendo un material solar prometedor. El profesor de ciencias de los materiales e ingeniería en la Universidad de Stanford (EEUU), Michael McGehee, escribió recientemente: "El hecho de que varios equipos estén haciendo progresos tan rápidos sugiere que las perovskitas poseen un potencial extraordinario y podría hacer que la industria de células solares avanzara enormemente".

Sin embargo, las células en general tienen que superar ciertas dificultades antes de llegar al mercado. Por ejemplo, los materiales de perovskita con eficiencias más altas hasta el momento no son lo suficientemente resistentes.

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