Un obstáculo menos hacia la revolución de las células solares de perovskita

Imagine un televisor tan fino que pueda enrollarse como un periódico, o una película delgada a modo de cortina que pueda recubrir todo un edificio y generar energía solar. La clase de materiales conocida como perovskita podría hacer posible estas cosas y otras parecidas.

La perovskita es un tipo de mineral, pero la palabra también puede referirse a una clase de materiales fabricados en laboratorio que comparten la misma estructura cristalina única del mineral y que poseen propiedades como la fotoconductividad y la capacidad de convertirse en tintas. Esta última propiedad es la que permite que las perovskitas se impriman en piezas flexibles de plástico, de forma similar a como se imprimen los periódicos. Esto podría hacer posible que algún día se impriman células solares muy eficientes y ultrafinas, televisores y lámparas LED, en todos los casos lo suficientemente delgados y flexibles como para poder ser enrollados cuando no estén utilizándose.

Desde la década de 1950, la mayoría de las células solares se fabrican a base de obleas de silicio, que son las que convierten la luz en electricidad. Las células solares de silicio industriales estándar suelen hacer la conversión con una eficiencia de entre el 18% y el 22%. Las perovskitas son una tecnología mucho más reciente, pero su eficiencia está aumentando a un ritmo sin precedentes: de un 3% en 2006 a un 25% en la actualidad. Además, las células solares de perovskita son más baratas que las de silicio porque requieren una cantidad material muy inferior y también menos tiempo de producción.

La razón por la que las perovskitas aún no se utilizan más ampliamente es que, al ser una tecnología relativamente nueva, todavía son muy inestables. Para superar esta inestabilidad, el equipo de Adam Printz, profesor de ingeniería química y medioambiental en la Universidad de Arizona en Estados Unidos, ha desarrollado un nuevo proceso de impresión, que ahora está perfeccionando.

Adam Printz. (Foto: University of Arizona College of Engineering)

Los materiales de perovskita se fabrican extendiendo una fina capa de tinta especial sobre una superficie y, a continuación, calentando la tinta para provocar la formación de la estructura cristalina de la perovskita. Esta película impresa está formada por muchos granos diminutos separados por zonas que ejercen de fronteras entre ellos. Bajo un microscopio de alta potencia, el conjunto parece barro seco y agrietado. Es en estas zonas limítrofes, que son más reactivas químicamente que los propios granos, donde las cosas pueden complicarse.

Estas zonas limítrofes pueden interactuar con la humedad del aire y hacer que la perovskita se convierta en un material completamente diferente que no absorbe la luz, lo cual lo vuelve inútil. Printz y sus colaboradores están consiguiendo con su nuevo proceso minimizar la superficie ocupada por estas fronteras entre granos para que esas reacciones no se produzcan, o muy poco, y la perovskita se mantenga estable.

A lo largo de este proyecto de tres años, Printz y sus colegas intentarán reducir las fronteras entre granos en un 90%. Con todas las mejoras, esperan aumentar en un 50% la capacidad de las células solares de perovskita para mantener su eficiencia a lo largo del tiempo. (Fuente: NCYT de Amazings)