Grafeno, perovskita y silicio, la combinación ideal para paneles solares eficientes

Unos investigadores han combinado con éxito el grafeno con células solares de silicio y perovskita en tándem para lograr eficiencias de hasta el 26,3%. Además, han previsto un nuevo método de fabricación que, gracias a la versatilidad del grafeno, permite reducir los costos de producción y podría conducir a la producción de paneles solares de gran superficie. Las células solares en tándem basadas en grafeno casi duplican la eficiencia del silicio puro.

Las leyes de la física limitan la eficiencia máxima de las células solares de silicio al 32%. Por esa razón, los científicos han pasado décadas tratando de encontrar otras alternativas, como las perovskitas. Sin embargo, estas últimas presentan varios desafíos de fabricación, y el aumento de la producción de paneles solares es un paso clave hacia el éxito. Con las "células solares en tándem", los científicos habían combinado anteriormente las ventajas del silicio y las perovskitas, pero sin embargo, la estabilidad, la eficiencia y la fabricación a gran escala todavía parecía un sueño lejano.

Pero entonces entró en juego el grafeno, lo cual podría significar un cambio radical. Los investigadores de Graphene Flagship identificaron su potencial para la recolección de energía, y de hecho han dedicado dos proyectos diferentes orientados a la industria para indagar en las posibilidades de las células solares basadas en grafeno. Este nuevo trabajo publicado en Joule - una revista de referencia en el campo de la investigación energética - es otra prueba más de que el grafeno y los materiales en capas relacionados permitirán la comercialización de paneles solares de gran superficie más eficientes y rentables.

Aldo di Carlo, autor principal e investigador de Graphene Flagship, socio de la Universidad de Roma Tor Vergata, explica: "Nuestro nuevo enfoque para fabricar células solares en tándem habilitadas para grafeno proporciona una doble ventaja. En primer lugar, puede aplicarse para mejorar todos los diferentes tipos de células solares de perovskita disponibles actualmente, incluidas las procesadas a altas temperaturas. Pero lo más importante es que podemos incorporar nuestro grafeno usando métodos de fabricación ya extendidos, algo clave para seguir desplegando nuestras tecnologías industrialmente y entregar paneles solares de gran superficie habilitados para grafeno".

(Foto: StockSnap / Pixabay)

Francesco Bonaccorso, co-autor, co-fundador del spin-off de Graphene Flagship BeDimensional, afirma: "Este innovador enfoque propuesto es el primer paso hacia el desarrollo de células solares en tándem que ofrezcan una eficiencia superior al límite de los dispositivos de silicio. Los materiales en capas serán fundamentales para alcanzar este objetivo".

Emmanuel Kymakis, líder del paquete de trabajo de generación de energía de Graphene Flagship, dice: "Hay algunas cuestiones de compatibilidad que deben ser abordadas antes de la plena explotación del concepto de energía fotovoltaica en tándem perovskita-silicio. Este trabajo pionero demuestra que la integración de las tintas GRM con morfología bajo demanda y propiedades optoelectrónicas ajustables en una estructura en tándem, puede conducir a una fabricación industrial de alto rendimiento. El grafeno y los materiales relacionados mejoran el rendimiento, la estabilidad y la escalabilidad de estos dispositivos. La configuración de perovskita y silicio apilados actuará como la base del nuevo proyecto insignia de Graphene, GRAPES, en el que se llevará a cabo una línea piloto de fabricación de células solares en tándem de perovskita y silicio basadas en grafeno, lo que allanará el camino para romper la barrera del 30% de eficiencia y una disminución significativa del coste de la energía".

Por su parte, Andrea C. Ferrari, de Graphene Flagship, añade: "La aplicación del grafeno y materiales relacionados con la generación de energía solar fue reconocida como una prioridad estratégica desde el comienzo. El primer parque solar basado en grafeno se está estableciendo este mismo año. Estos nuevos resultados apuntalan nuestro esfuerzo durante los siguientes 3 años para producir paneles que definan la vanguardia en este campo". (Fuente: NCYT Amazings)