Células solares imprimibles y baratas

Una nueva investigación ha eliminado una barrera clave en la fabricación a gran escala de células solares de tipo perovskita, baratas e imprimibles. La innovación técnica conseguida en esta investigación podría convertir dicha fabricación en una actividad con un costo y nivel de complejidad similares a los de imprimir un periódico.

El trabajo del equipo de Hairen Tan, de la Universidad de Toronto en Canadá, permitirá que esta tecnología solar alternativa pueda desembocar en la fabricación por impresión de paneles solares de bajo coste, con los cuales convertir a casi cualquier superficie en un generador de energía.

Estas células solares de tipo perovskita se podrán producir, por tanto, usando técnicas ya establecidas en la industria de la impresión.

A las células solares de tipo perovskita se las llama así porque se caracterizan por poseer una estructura especial que está presente de manera natural en el mineral denominado perovskita, cuyo nombre deriva del apellido del mineralogista ruso Lev Perovski.

Hoy en día, casi todas las células solares comerciales están hechas de delgadas rebanadas de silicio cristalino que deben ser procesadas para alcanzar una gran pureza. Es un proceso que gasta mucha energía, y que precisa temperaturas de hasta 1.000 grados centígrados y grandes cantidades de disolventes tóxicos.

Las nuevas células solares de tipo perovskita han alcanzado una eficiencia del 20,1 por ciento y pueden ser fabricadas en un proceso a temperatura moderada. (Foto: Kevin Soobrian)

En cambio, las células de perovskita se basan en una capa de cristales diminutos, cada uno unas 1.000 veces más pequeño que el grosor de un cabello humano, hechos a partir de materiales sensibles a la luz y de bajo coste. Dado que la materia prima puede ser mezclada en un líquido para formar una especie de “tinta solar”, puede también ser impresa sobre vidrio, plástico u otros materiales usando un sencillo proceso de impresión por chorro de tinta.

Pero ha habido un problema hasta ahora: para generar electricidad, los electrones excitados por la energía solar deben ser extraídos de los cristales de manera que puedan fluir a través del circuito. La extracción sucede en una capa especial llamada ESL (electron selective layer). La dificultad de fabricar una buena ESL ha sido uno de los retos clave que han obstaculizado el desarrollo de los dispositivos de células solares de tipo perovskita.

Los materiales más efectivos hasta ahora para fabricar ESLs comienzan como un polvo y tienen que ser cocidos a altas temperaturas, por encima de los 500 grados centígrados. Y no podemos poner eso sobre una lámina de plástico flexible, que simplemente se fundiría.

En cambio, Tan y sus colegas han desarrollado una nueva reacción química que les permite crear una ESL hecha de nanopartículas en una solución, directamente sobre el electrodo. Si bien aún se necesita calor, el proceso siempre permanece por debajo de los 150 grados centígrados, temperatura muy inferior al punto de fusión de muchos plásticos.

Información adicional