Como parte del proyecto de investigación SuPerTandem en el que participan un total de 15 instituciones y empresas de Europa, los investigadores de los Laboratorios Federales Suizos de Ciencia y Tecnología de Materiales (Empa) se centran actualmente en desarrollar células solares en tándem de perovskita flexibles con una eficiencia superior al 30% que puedan producirse mediante procesos escalables y rentables.
Los límites de eficiencia del silicio radican en sus propiedades materiales. La llamada banda prohibida del material implica que sólo los fotones con una determinada energía pueden convertirse en electricidad. Si la energía del fotón es demasiado alta, la célula solar no podrá utilizarla completamente. Frente a las células fotovoltaicas basadas en silicio, los investigadores del Empa han centrado sus esfuerzos en las células solares fabricadas con perovskita para superar las limitaciones del silicio.
Si dos perovskitas con diferentes bandas prohibidas se procesan en células solares de película delgada y se apilan una encima de la otra, se obtiene la llamada célula solar en tándem. Una capa de perovskita capta los fotones de alta energía y la otra los de baja energía. En teoría, esto permite eficiencias de hasta el 45%, mucho más que el 33% de las células solares de unión simple de silicio. Alternativamente, también se puede agregar una capa de perovskita a una celda de silicio para crear una célula en tándem altamente eficiente.
Soluciones fotovoltaicas integradas
Las células solares de silicio normalmente requieren monocristales de silicio de alta pureza que se producen a altas temperaturas. Las películas delgadas de perovskita, por el contrario, pueden imprimirse, procesarse o producirse mediante deposición de vapor con una huella de CO2 muy baja. Los pequeños defectos que se producen en el proceso sólo tienen un impacto menor en sus propiedades optoelectrónicas.
Por ello, los investigadores del proyecto SuPerTandem se centran en aumentar la eficiencia de las células solares de película delgada hechas de perovskita, ya que se pueden producir en películas flexibles y livianas en lugar de placas de vidrio rígidas y pesadas como las células de silicio, con vistas a integrarlas en techos de automóviles o en edificios.