Investigadores de la Universidad de Colorado junto a socios internacionales han alcanzado un nuevo método para fabricar células solares de perovskita que facilitará su comercialización. Los científicos han estado probando células solares de perovskita apilándolas encima de células de silicio tradicionales para crear células en tándem. La superposición de los dos materiales, cada uno absorbiendo una parte diferente del espectro solar, puede aumentar potencialmente la eficiencia de los paneles solares en más del 50%.
Hoy en día, casi todos los paneles solares están hechos de silicio, que cuenta con una eficiencia del 22%. Esto significa que los paneles de silicio solo pueden convertir alrededor de una quinta parte de la energía solar en electricidad, porque el material absorbe solo una proporción limitada de las longitudes de onda de la luz solar. Además, la producción de silicio es costosa y consume mucha energía.
En cambio, la perovskita es un material semiconductor sintético que tiene el potencial de convertir sustancialmente más energía solar que el silicio a un coste de producción más bajo. Pero un desafío importante para fabricar células solares a partir de perovskita a escala comercial es el proceso de recubrimiento del semiconductor sobre las placas de vidrio. Actualmente, el proceso de recubrimiento tiene que tener lugar en una pequeña caja llena de gas no reactivo, como el nitrógeno, para evitar que las perovskitas reaccionen con el oxígeno, lo que disminuye su rendimiento.
Buscando la manera de prevenir esa reacción dañina con el aire, los investigadores estadounidenses descubrieron que agregar formiato de dimetilamonio, o DMAFo, a la solución de perovskita antes del recubrimiento podría evitar que los materiales se oxidaran. Este descubrimiento permite que el recubrimiento tenga lugar incluso en contacto con el oxígeno.
Los experimentos demostraron que las células de perovskita fabricadas con el aditivo DMAFo pueden alcanzar una eficiencia de casi el 25% por sí solas, comparable al récord de eficiencia actual para las células de perovskita del 26%. Los hallazgos fueron publicados en la revista Nature Energy.
Reducción en las pérdidas de rendimiento de las células solares
Los paneles de silicio comerciales generalmente pueden mantener al menos el 80% de su rendimiento después de 25 años, perdiendo aproximadamente un 1% de eficiencia por año. Sin embargo, las células de perovskita son más reactivas y se degradan más rápido en contacto con el aire.
El nuevo estudio mostró que la célula de perovskita hecha con DMAFo conservó el 90% de su eficiencia después de que los investigadores la expusieron a luz LED que imitaba la luz solar durante 700 horas. Por el contrario, las células producidas sin DMAFo se degradaron rápidamente después de solo 300 horas. Si bien este es un resultado muy alentador, los investigadores señalan que se necesitan pruebas más largas para determinar cómo se mantienen estas células solares a lo largo del tiempo.
El equipo está desarrollando actualmente células solares en tándem, que combinan perovskita y silicio, con una eficiencia de más del 30% y la misma vida útil operativa que los paneles de silicio. Con una mayor eficiencia y un precio potencialmente más bajo, podrían tener aplicaciones más amplias que los paneles solares de silicio, incluida la posible instalación en los techos de los vehículos eléctricos. Los drones y los veleros también podrían funcionar con estos paneles solares.