Perovskita: ¿Puede esta tecnología revivir la fotovoltaica?

es la antífona antigua industria fotovoltaica La próxima aparición de una tecnología capaz de superar a los paneles basados ​​en silicio. O, al menos, proponer una alternativa más flexible, que pueda integrarse en los lugares inaccesibles (edificios, muebles) de la misma silicona, que se apoya sobre placas gruesas y rígidas. Este sueño se ha pospuesto repetidamente y finalmente puede estar a punto de cumplirse gracias a las células basadas en perovskita. “En diez años de investigación, la eficiencia de esta tecnología ha pasado del 3% al 25%, es decir, el rendimiento de las últimas celdas de silicio monocristalino, que se han desarrollado durante más de cincuenta años”, Explica Frederic Sauvage, director de investigación del Laboratorio de Reacción y Química de Sólidos (CNRS). Mejor: la perovskita mucho mejor que el silicio recupera la parte azul del espectro de luz y se puede combinar con ella dentro de las células de silicio. Estas llamadas celdas en tándem muestran rendimientos teóricos sin precedentes de hasta el 33%.

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Esta sustancia toma su nombre de una estructura cristalina muy abundante en el manto terrestre. Pero no fue hasta 2012 que el equipo Henry Snaith de la Universidad de Oxford descubrió las propiedades inusuales de una perovskita sintética hecha de plomo, yodo y una molécula orgánica. Investigadores británicos en particular demostraron sus cualidades fotoeléctricas, es decir, su capacidad para «transformar» partículas de luz (fotones) en cargas eléctricas (electrones), pero también para transferir efectivamente estas cargas. «La perovskita conserva estas cualidades incluso si hay fallas en su estructura, a diferencia del silicio cuyos cristales deben ser muy puros». dice Solen Pearson, jefe de desarrollo de tecnología en el Instituto Solar Nacional. En cuanto a la fabricación, la perovskita se puede formar a bajas temperaturas (entre 100 y 150 °C), donde el silicio debe fundirse a 1400 °C, y luego someterse a un enfriamiento controlado al vacío, “Esto hace posible imprimir las celdas no solo en soportes rígidos como placas, sino también en soportes flexibles, como películas plásticas, para facilitar su integración en el marco”. Continúa el investigador. Con interruptor de ahorro de energía: “El tablero clásico tarda dos años en generar la energía necesaria para fabricarlo, frente a los dos meses que tarda en producir perovskita”, Galerías Frederic Sauvage.

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Perovskita: del laboratorio a la fábrica

Sin embargo, a pesar de estas promesas, la perovskita todavía tiene dos fallas importantes. La primera es que la tecnología actual contiene plomo, un metal pesado tóxico que probablemente sea arrastrado por la lluvia y liberado al medio ambiente si la placa se rompe. El segundo inconveniente radica en la corta vida de las celdas actuales, cuyo rendimiento decae al cabo de unos meses a unos años, mientras que la placa comercial de silicio está certificada para 20 o 30 años. Esta inestabilidad se explica principalmente por la alta convergencia de la humedad. Este se infiltra en la célula y acaba con la formación de productos nocivos para el funcionamiento normal de la célula, “O generan radicales libres, las especies altamente reactivas que atacan las moléculas fotosintéticamente activas”, Define Frédéric Sauvage. Mayor alteración: las células también tienden a descomponerse por encima de los 80 °C, una temperatura que se alcanza fácilmente en verano con una placa negra expuesta a la luz solar directa.

Entonces, ¿terminará la perovskita entre los eternos competidores del silicio, cuya fabricación en masa ha llevado a costos imbatibles y rendimientos progresivamente mejorados? La historia de la energía fotovoltaica es rica en esto. Las células de película fina, conocidas como segunda generación, se han visto limitadas por su rendimiento del 20 % y la dificultad de reciclaje, mientras que las células fotovoltaicas orgánicas flexibles, conocidas como tercera generación, todavía tienen un techo del 5 al 8 % y sufren de durabilidad. cuestiones. Pero esta vez, la historia podría ser diferente: Después de centrarse en los cultivos, que han demostrado ser excepcionales, la investigación también se centra en las técnicas de envasado para garantizar que las células estén protegidas de la humedad y del riesgo de propagación del plomo. Solen Pearson lo confirma. Otra investigación está explorando formulaciones alternativas que estén completamente libres de plomo o aditivos que reduzcan el efecto nocivo de los rayos UV y la temperatura.

Además, empresas emergentes como Oxford PV en Gran Bretaña o Saule Technologies en Polonia ya están experimentando con pasar del laboratorio a la fábrica mediante la construcción de líneas de producción piloto. “Su demostrador permitirá realizar pruebas de perovskita en condiciones reales y brindará lecciones valiosas para mejorar los sistemas”. Analiza Frédéric Sauvage, quien predijo esto «Los paneles eficientes a gran escala pueden ver la luz del día en diez años». Porque los medios están ahí: los fabricantes asiáticos de paneles de silicio están observando de cerca esta oportunidad de aumentar sus ingresos, mientras que la Unión Europea ve la perovskita como una oportunidad para reconstruir una industria fotovoltaica fuerte. Los investigadores ven más: «Las propiedades de la perovskita también son muy prometedoras para láseres, transistores y detectores de imagen para formación de imágenes… en definitiva, también para reinventar un nuevo sector, el sector de los semiconductores del futuro», Esperado Frédéric Sauvage.

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