Fabricar a gran escala y bajo coste células solares de perovskita

Un nuevo proceso más sencillo y eficaz para fabricar células solares de perovskita estables supera el principal obstáculo para la producción y comercialización a gran escala de esta prometedora tecnología.

Este avance es el fruto del trabajo de investigación y desarrollo realizado por el equipo internacional de Wanyi Nie, del Centro de Nanotecnologías Integradas en el Laboratorio nacional Estadounidense de Los Alamos. Estos científicos han publicado en la revista académica Joule los detalles técnicos sobre el nuevo método de fabricación.

En el ámbito tecnológico, se llama "perovskita" a cualquier material con una estructura cristalina similar a la del mineral perovskita.

Las perovskitas pueden diseñarse y fabricarse en películas extremadamente finas, lo que facilita su uso para células solares fotovoltaicas.

La célula fotovoltaica de perovskita, considerada como una competidora viable de la bien conocida célula fotovoltaica basada en el silicio que existe en el mercado desde hace décadas, ha visto retrasada su introducción definitiva en el mercado por no disponer de un método de fabricación lo bastante práctico que le permita pasar del laboratorio a la fábrica.

El equipo de Nie ha inventado un método de recubrimiento en un solo paso utilizando sulfolano, un disolvente líquido. El nuevo proceso permitió al equipo producir dispositivos fotovoltaicos de alto rendimiento y gran superficie recolectora que son muy eficientes en la generación de electricidad a partir de la luz solar. Estas células solares de perovskita también tienen una larga vida útil.

El nuevo proceso para crear células solares de perovskita de alto rendimiento es barato y muy adecuado para su adaptación a la producción comercial. (Imagen: Los Alamos National Laboratory)

Mediante un sencillo método de inmersión, el equipo pudo depositar una película fina cristalina de perovskita uniforme y de alta calidad que cubría una gran área activa en dos minimódulos, uno de unos 16 centímetros cuadrados y el otro de casi 37 centímetros cuadrados. La fabricación de una película fina uniforme en toda el área recolectora de un módulo fotovoltaico es esencial para el rendimiento del dispositivo.

Los minimódulos alcanzaron una eficiencia de conversión de energía del 17,58% y del 16,06%, respectivamente. Estas eficiencias se encuentran entre las más altas alcanzadas hasta la fecha. La eficiencia de conversión de energía es una medida de la eficacia con la que la luz solar se convierte en electricidad.

Otros métodos de fabricación de perovskita tienen un serio inconveniente: el tiempo durante el cual se puede colocar la película sobre el sustrato es muy escaso. Eso implica que para obtener una película cristalina uniforme y bien adherida a la capa inferior, el proceso de deposición deba realizarse en cuestión de segundos.

El uso de sulfolano en el precursor de la perovskita amplía la ventana de procesamiento de 9 a 90 segundos, permitiendo la formación de capas altamente cristalinas y compactas en una gran superficie, y además sin depender tanto de las condiciones de procesamiento.

El método del sulfolano puede adaptarse fácilmente a las técnicas de fabricación industrial existentes, lo que contribuye a allanar el camino hacia la comercialización a gran escala. (Fuente: NCYT de Amazings)