Récord en una célula solar en tándem enteramente de perovskita

Esta tecnología emergente de energía solar podría superar el obstáculo impuesto por limitaciones importantes (incluyendo el coste económico) inherentes a las células solares tradicionales de silicio.

El equipo internacional de Chongwen Li, de la Universidad de Toronto en Canadá, ha conseguido crear una célula solar en tándem basada enteramente en la perovskita y que ha batido un récord.

La clase de materiales comúnmente referida como perovskita se llama así por poseer algunas de las características principales de la estructura del mineral del mismo nombre.

Se denomina células solares en tándem a todas aquellas que constan de dos capas activas superpuestas y que poseen distintas propiedades de captación de luz solar, lo que permite que una capa aproveche luz de una banda del espectro electromagnético que la otra capa no puede aprovechar, y viceversa. Entre los modelos previos, han sido habituales las células solares con una capa de perovskita y otra de una clase diferente de material

Las células solares tradicionales se fabrican a partir de obleas de silicio de gran pureza, cuya producción es energéticamente costosa. En cambio, las células solares de perovskita se construyen a partir de cristales de tamaño nanométrico que pueden dispersarse en un líquido y recubrirse por rotación sobre una superficie mediante técnicas bien establecidas y de bajo coste.

Otra ventaja de la perovskita es que, ajustando el grosor y la composición química de las películas de cristal, los fabricantes pueden "afinar" selectivamente las longitudes de onda de la luz que se absorbe y se convierte en electricidad, mientras que el silicio siempre absorbe la misma parte del espectro solar.

Li, Ted Sargent y sus colegas utilizaron dos capas diferentes de perovskita, cada una sintonizada a una parte distinta del espectro solar, para producir una célula solar en tándem.

En la nueva célula solar, la capa superior de perovskita absorbe la parte ultravioleta del espectro, así como algo de luz visible. La capa inferior abarca hacia la parte infrarroja del espectro. Las dos capas juntas hacen que la célula solar cubra más porción del espectro electromagnético de lo que sería posible con el silicio.

Prototipo de la nueva célula solar. (Foto: Aaron Demeter / University of Toronto Engineering)

El prototipo de la nueva célula solar mide 1 centímetro cuadrado y produce un voltaje más alto que el logrado con cualquier otra célula solar en tándem enteramente de perovskita. Su eficiencia de conversión de energía es del 27,4%, mayor que el récord actual alcanzado por células solares tradicionales de silicio de una sola unión.

El equipo utilizó métodos estándar de la industria para medir la estabilidad de la nueva célula y descubrió que mantenía el 86% de su eficiencia inicial tras 500 horas de funcionamiento continuo.

Li, Sargent y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nueva célula solar en la revista académica Nature, bajo el título “Regulating surface potential maximizes voltage in all-perovskite tandems”. (Fuente: NCYT de Amazings)