¿Cuál es mejor: las células solares de perovskita o las de silicio?

Con el creciente aumento de la demanda global de energías renovables, la energía solar, considerada una de las fuentes de energía limpia con mayor potencial, ha recibido una amplia atención. En el campo de la tecnología de células solares, las células solares de perovskita y las de silicio son actualmente las dos rutas tecnológicas más populares. Cada una posee ventajas y desafíos únicos, entonces, ¿cuál es mejor: las células solares de perovskita o las de silicio? Este artículo realizará una comparación profunda de ambas desde múltiples perspectivas, ayudando a los lectores a comprender plenamente las fortalezas y debilidades de estos dos tipos de células solares.

1. Madurez Tecnológica

Las células solares de silicio son actualmente el tipo de célula solar más ampliamente utilizado en el mercado, con una historia de desarrollo que abarca más de medio siglo. Sus procesos de fabricación son relativamente maduros, con equipos de producción y cadenas de suministro bien establecidas, y un alto grado de industrialización. Una extensa experiencia práctica y una validación de mercado a largo plazo han permitido que las células solares de silicio se destaquen en términos de fiabilidad y estabilidad.

Por otro lado, las células solares de perovskita, como tecnología emergente, han logrado avances significativos en los últimos años, con una rápida mejora en la eficiencia de conversión. Sin embargo, en comparación con las células solares de silicio, la aplicación comercial de las células solares de perovskita aún se encuentra en sus etapas iniciales, y los procesos de fabricación relacionados continúan siendo optimizados. Aunque su potencial es enorme, la producción a gran escala y la estabilidad a largo plazo aún requieren más verificación y mejora.

2. Eficiencia de Conversión Fotovoltaica

Actualmente, las células solares de silicio monocristalino comercialmente disponibles tienen una eficiencia de conversión que supera el 25%, mientras que las células de silicio policristalino y de película delgada presentan eficiencias ligeramente inferiores. El material de silicio posee buenas prestaciones en la conversión fotovoltaica y, con los continuos avances tecnológicos, la eficiencia de las células de silicio aún tiene margen de mejora.

Actualmente, las células solares de perovskita han alcanzado eficiencias de conversión superiores al 25% en condiciones de laboratorio, comparables o incluso superiores a algunas células solares de silicio comerciales. Además, los materiales de perovskita poseen una mejor capacidad de absorción de la luz y una banda prohibida ajustable, lo que les confiere un mayor potencial en aplicaciones innovadoras como células multijunción y células flexibles.

3. Costos de Producción

El proceso de purificación del silicio y el crecimiento de cristales son complejos y consumen mucha energía, lo que resulta en costos de producción elevados. Además, el mayor grosor de las células de silicio y el uso intensivo de material aumentan aún más los costos de fabricación. Sin embargo, con los avances tecnológicos y la expansión de las escalas de producción, los costos de las células de silicio han disminuido año tras año, ofreciendo una fuerte competitividad en el mercado.

En contraste, el proceso de fabricación de las células solares de perovskita es relativamente sencillo. Pueden producirse a gran escala mediante procesos de bajo costo como el método de solución a baja temperatura o técnicas de pulverización, lo que les confiere una ventaja evidente en términos de materiales y costos de producción. Otro aspecto importante es que las materias primas para los materiales de perovskita son abundantes y de bajo costo, lo que podría reducir aún más los costos de fabricación globales.

4. Estabilidad de los Materiales y Durabilidad

Las células de silicio poseen una excelente estabilidad y durabilidad, siendo capaces de operar a largo plazo en diversas condiciones ambientales, con una vida útil generalmente superior a los 25 años. Esto ha permitido que las células solares de silicio sean ampliamente adoptadas en ámbitos residenciales, comerciales y en grandes plantas fotovoltaicas.

Sin embargo, en comparación con las células de silicio, las células solares de perovskita aún presentan importantes brechas en términos de durabilidad. La estabilidad de los materiales de perovskita sigue siendo uno de los principales obstáculos para su aplicación comercial. Las células solares de perovskita son sensibles a la humedad, al oxígeno y a las altas temperaturas, lo que puede favorecer su degradación y afectar su rendimiento a largo plazo. Actualmente, los investigadores están mejorando la estabilidad de las células solares de perovskita mediante técnicas como la ingeniería de dopaje y de interfaces.

5. Compatibilidad Ambiental

El material principal de las células de silicio es el elemento silicio, abundante en la corteza terrestre y con buena reciclabilidad. Sin embargo, su proceso de producción conlleva un alto consumo energético y una considerable huella de carbono. Además, algunos productos químicos utilizados en la fabricación de células solares de silicio de alta eficiencia pueden tener impactos ambientales.

Los materiales de perovskita suelen contener plomo, y la toxicidad y la contaminación ambiental causadas por el plomo han suscitado una amplia preocupación. No obstante, los investigadores están explorando materiales de perovskita sin plomo y tecnologías de encapsulación para reducir su impacto ambiental. Además, los bajos costos y la alta eficiencia de las células solares de perovskita también contribuyen a la proliferación de las energías renovables, mejorando indirectamente el medio ambiente.

Conclusión

Las células solares de perovskita y las de silicio presentan cada una sus propias ventajas y desventajas. Las células de silicio, gracias a su tecnología madura, alta fiabilidad y estabilidad a largo plazo, continúan ocupando una posición importante en el mercado. Por otro lado, las células solares de perovskita, con su alta eficiencia, bajo costo y flexibilidad de fabricación, demuestran un fuerte potencial competitivo. Stanford Advanced Materials (SAM) ofrece materiales tanto de silicio como de perovskita.