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Cambio Climático

El reto de la perovskita para adaptarse al mundo y revolucionar la energía solar

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Las perovskitas tienen un potencial prometedor, pero las condiciones del mundo real las han frenado

  • por Casey Crownhart | traducido por Ana Milutinovic
  • 21 Junio, 2022

Los paneles solares son básicamente sinónimo de silicio. Ese material se utiliza en aproximadamente el 95% de los paneles del mercado actual. Pero las células solares de silicio están limitadas en cuanto a la cantidad de energía que pueden aprovechar del Sol, y todavía siguen siendo relativamente caras de fabricar.

Para muchos, los compuestos llamados perovskitas, materiales solares potencialmente más baratos, más ligeros y eficientes, fueron prometedores durante mucho tiempo. Pero a pesar del entusiasmo, y de la oleada de start-ups para comercializar la tecnología, algunos expertos advierten de que las células solares hechas de perovskita aún podrían tardar casi una década en tener un impacto comercial significativo, si es que eso ocurre algún día.

Aunque algunos estudios recientes sobre las células de perovskita han mostrado avances en métricas clave como la eficiencia, la realidad es que estos materiales aún están lejos de poder aguantar las condiciones del mundo real.

"Creo que la comunidad de la perovskita en su conjunto está proyectando una impresión engañosa de que están a punto de volverse comerciales", afirma Martin Green, investigador de materiales solares de la Universidad de Nueva Gales del Sur en Australia.

Las perovskitas son una familia de materiales sintéticos que absorben eficazmente la luz solar y se usan con relativa facilidad para recubrir superficies, creando células solares baratas que pueden aprovechar la energía solar y transformarla en electricidad.

Aunque el silicio tiene una ventaja en parámetros clave que los investigadores usan para evaluar materiales solares, las perovskitas están mejorando rápido, especialmente en cuanto a eficiencia: la cantidad de energía solar que una célula convierte en electricidad. Tanto el silicio como las perovskitas recientemente han batido récords de por encima del 25% de eficiencia.

El rápido progreso en el desarrollo de las perovskitas ha dado lugar a una gran grupo de investigadores esperanzados con explotar estos materiales. Los artículos científicos han anunciado nuevos logros, y la financiación los ha seguido. El Departamento de Energía de EE UU, por ejemplo, ofrece un premio para empresas dedicadas a la  perovskita.

Varias start-ups, como Microquanta SemiconductorOxford PV y Saule Technologies, han recaudado millones en fondos e incluso han instalado proyectos de demostración.

Pero a pesar del bombo, hay un par de razones clave por las que su próxima instalación solar en la azotea probablemente no funcionará con perovskitas. Lo más importante es que son demasiado frágiles.

También es cierto que son más resistentes de lo que eran antes. Las perovskitas se deshacían durante el tiempo que tardaban los investigadores en llevar al laboratorio una muestra recién hecha para su análisis. "Eso ya no ocurre en la última década", asegura Joseph Berry, investigador de perovskita del Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE UU.

Pero la estabilidad sigue siendo un desafío complicado.

En un estudio reciente, publicado en Science en abril, los investigadores descubrieron una nueva forma de construir células solares de perovskita con aditivos que mejoraron la eficiencia y la vida útil. Las células resistieron 1.500 horas de gran calor y humedad en el laboratorio.

El problema es conseguir estos resultados en el mundo real. Resulta difícil para los investigadores simular las condiciones del mundo real, y el silicio ha puesto el listón muy alto. No obstante, muchos fabricantes garantizan que sus paneles mantendrán el 80% de su rendimiento durante 30 o incluso 40 años.

En las pruebas de campo recientes, los investigadores llegaron a la conclusión de que las células basadas en perovskita, después de unos meses, funcionaban correctamente en más del 90% de sus niveles iniciales. Pero perder casi el 10% del rendimiento de una célula en ese lapso no es plausible.

Otro problema consiste en que todas estas pruebas se han realizado con células diminutas. Escalar el desarrollo de perovskitas y la fabricación de células más grandes que se unirían en paneles solares de tamaño completo suele generar contratiempos en eficiencia y durabilidad.

Estos desafíos significan que el día en el que las perovskitas tomen el control de los mercados solares no está tan cerca. Tampoco es inevitable, como algunos investigadores creen, indica Green.

Mejorar las perovskitas con métodos como añadir estabilizadores y materiales que las protejan de algunos elementos podría permitir que estas células solares duren un par de décadas en condiciones normales de funcionamiento, afirma Letian Dou, investigador de perovskitas de la Universidad de Purdue (EE UU), pero también predice que pasará una década o más, antes de que las perovskitas hagan un progreso comercial significativo.

A pesar de los desafíos, existe una necesidad real de diferentes tipos de células solares y especialmente ahora, cuando la demanda de materiales solares se ha disparado, señala Jenny Chase, directora de análisis solar de BloombergNEF.

Las perovskitas no necesariamente tendrían que competir directamente con el silicio, porque se pueden usar en células conjuntas: una capa de perovskita se coloca encima de una célula de silicio. Como los dos materiales capturan diferentes longitudes de onda de luz, podrían ser complementarios entre sí.

Es probable que nada de eso suceda a menos que alguien consiga fabricar células solares de perovskita que sean mucho más estables. Pero los investigadores claramente no renuncian a esa promesa. Como concluye Green, "todavía existe la posibilidad de que alguien realmente lo logre".

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