Una investigación del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. ha revelado la importancia de someter a las células solares de perovskita a una combinación de pruebas de estrés simultáneas para predecir mejor cómo funcionarán en exteriores y poder así impulsar su comercialización.
Las células solares deben soportar condiciones duras, a menudo con combinaciones de factores de estrés que además son cambiantes. Esto se hace para estudiar y comprobar su estabilidad, pero estas pruebas se suelen realizar en interiores y con algunas condiciones de estrés fijas.
No obstante, recientemente desde el NREL se ha expuesto la importancia de comprender cómo funcionarán las células solares de perovskita en exteriores, en condiciones reales y así poder acercar su tecnología a la comercialización.
Las condiciones exteriores afectan a las células solares
Las condiciones en exteriores, como pueden ser la humedad, el calor e incluso la luz, ejercen presión sobre las células solares. Como resultado, su eficiencia disminuye y la producción de energía también lo hace con el tiempo. Para alcanzar los objetivos que den confianza para comercializar con la tecnología de perovskita, primero se deben establecer protocolos para que las mejoras puedan validarse y compararse fácilmente.
Los investigadores tienden a probar la estabilidad de las células solares de perovskita exponiéndolas a la luz y a bajas temperaturas. Sin embargo, existe una amplia gama de condiciones de pruebas, lo que dificulta comparar diferentes estudios y discernir su relevancia para lograr esta confianza.
Conclusiones de las pruebas sobre las células solares de perovskita
El equipo de investigación sometió a las células solares de perovskita a una serie de pruebas. Durante la prueba de estabilidad operativa, las celdas conservaron más del 93% de su eficiencia máxima después de aproximadamente 5.030 horas de funcionamiento continuo. Las células fueron sometidas a ciclos térmicos, con temperaturas que fluctuaban repetidamente entre -40 y 85 grados Celsius. Después de 1.000 ciclos, las células mostraron un promedio de aproximadamente un 5% de degradación.
Las pruebas realizadas abordaron diferentes factores de estrés a las que se suelen someter las células solares de perovskita como la luz y el calor, por separado. Sin embargo, en condiciones en el mundo real, estos factores individuales actúan simultáneamente afectando el rendimiento de las células solares. Cuando se combinan, por ejemplo, la luz y el calor, aceleran significativamente la degradación del rendimiento o causan nuevos problemas que de otro modo no existirían o que ocurrirían a un ritmo más lento cuando se realizan las pruebas por separado.
Los investigadores concluyeron que las altas temperaturas y la luz son la combinación más crítica de factores estresantes, que influyen para comprender cómo de bien funcionará una célula solar de perovskita en exteriores.
La Oficina de Tecnologías de Energía Solar del Departamento de Energía de EE. UU. ha financiado esta investigación. Kai Zhu, científico principal del Centro de Química y Nanociencia del NREL es el autor principal del artículo publicado recientemente ‘Hacia la vinculación de la vida útil en laboratorio y en campo de las células solares de perovskita’, que aparece en la revista Nature. Sus coautores del NREL son Qi Jiang, Robert Tirawat, Ross Kerner, E. Ashley Gaulding, Jimmy Newkirk y Joseph Berry. Otros coautores son de la Universidad de Toledo, que han colaborado con Zhu en otros artículos recientes sobre perovskitas.