Tras evaluar el impacto ambiental del ciclo de vida de los módulos solares en tándem de perovskita sobre silicio producidos industrialmente, un estudio del Centro Helmholtz de Berlín (Helmholtz-Zentrum Berlin) ha concluido que estos dispositivos son más ecológicos que los de heterounión de silicio convencionales.
La capacidad fotovoltaica solar instalada a nivel mundial ha aumentado de 2 GW en 2002 a más de 1 TW en 2022 y se espera que continúe aumentando sustancialmente durante las próximas décadas a medida que los países buscan cumplir sus objetivos climáticos y sus necesidades de seguridad energética.
Eficiencia de conversión del 31%
La tecnología de células solares de perovskita sobre silicio genera más electricidad que la tecnología de silicio estándar y es una gran promesa para acelerar el despliegue solar en todo el mundo. La tecnología se basa en un sistema en tándem en el que se deposita una celda de perovskita encima de una celda de silicio, lo que maximiza la energía generada por la celda combinada. Esta tecnología tándem ha batido récords mundiales de eficiencia de conversión solar, que ahora supera el 31%.
Comprender el impacto ambiental de los módulos fotovoltaicos solares a lo largo de todo su ciclo de vida es esencial para el diseño de sistemas de energía solar más sostenibles. Sin embargo, la evaluación del ciclo de vida de los módulos fotovoltaicos de perovskita sobre silicio se ha basado hasta ahora en gran medida en datos de laboratorio e instalaciones de prueba en lugar de en los fabricantes. Ahora, en un artículo publicado en Sustainable Energy & Fuels, por primera vez los investigadores han evaluado el impacto ambiental de los módulos fotovoltaicos de perovskita sobre silicio producidos industrialmente.
«Descubrimos que los módulos fotovoltaicos de perovskita sobre silicio son más ventajosos para el medio ambiente que los módulos de heterounión de silicio convencionales durante una vida útil de 25 años», explica Bernd Stannowski de Helmholtz-Zentrum Berlin, coautor del estudio.
Proceso de investigación
Los investigadores realizaron una evaluación integral del ciclo de vida de un módulo de perovskita sobre silicio en varias categorías, incluido el potencial de calentamiento global, el consumo de agua, la toxicidad humana y marina y el uso de metales. Evaluaron la entrada de materiales y energía para el ciclo de vida ‘de la cuna a la puerta’ de un módulo, cubriendo todos los insumos de materiales y energía para la producción de obleas, la fabricación de la celda de perovskita y la producción de módulos.
Luego, los investigadores sopesaron el impacto ambiental del módulo tándem frente a la electricidad generada durante su vida útil.
La empresa Oxford PV proporcionó el módulo de perovskita sobre silicio y los datos del proceso para el estudio desde su línea de producción industrial en Alemania.
Resultados del estudio
Finalmente descubrieron que el módulo de perovskita sobre silicio tiene entre un 6% y un 18% menos de impacto ambiental que un módulo de silicio, considerando la energía adicional generada durante los 25 años de vida útil del módulo tándem, según indica Martin Roffeis, coautor de La Universidad Técnica de Berlín.
El módulo tándem utilizado en el estudio generaría la misma cantidad de electricidad en 22 años que el módulo de heterounión de silicio al que se hace referencia durante 25 años.
Jan-Christoph Goldschmidt, coautor que llevó a cabo el estudio mientras trabajaba en el Instituto Fraunhofer de Solar Energy Systems, declara que la mayor eficiencia de conversión de energía del módulo tándem de perovskita sobre silicio compensa su impacto ambiental debido al material y los procesos de perovskita adicionales.
El estudio también observa que el impacto ambiental de un módulo de perovskita sobre silicio está determinado en gran medida por la energía consumida durante la producción de obleas de silicio.