“Placas fotovoltaicos”

Compilado por Manlio E. Wydler (º)

Un grupo de investigadores de Japón, China y Suiza ha conseguido fabricar células solares de perovskita con una eficiencia certificada del 15 por ciento y un área de un centímetro cuadrado, una superficie que multiplica por diez la de las células de perovskita más eficientes construidas hasta ahora. El avance podría ayudar a que esta nueva tecnología, muy prometedora en lo que a su rendimiento se refiere, dé el salto hacia la fabricación a gran escala. Wei Chen, del Instituto Nacional para la Ciencia de Materiales de Tsukuba, en Japón, y otros diez expertos han presentado el resultado en el último número de la revista Science.

La mayoría de las células fotovoltaicas actuales están basadas en silicio, el material que desde hace décadas domina la industria de los semiconductores. Las primeras placas de perovskita (una familia de minerales conocida desde el siglo XIX) fueron fabricadas hace solo seis años. Sin embargo, cada vez más investigadores las tienen en su punto de mira debido, en parte, a la espectacular curva de aprendizaje de la nueva técnica: de una eficiencia inicial del orden del 4 por ciento (la fracción de energía lumínica que la célula convierte en electricidad), las células de perovskita pasaron en muy poco tiempo a lograr rendimientos de entre el 15 y el 20 por ciento. En comparación, las mejores placas de silicio parecen haberse quedado estancadas en una eficiencia de en torno al 25 por ciento.

Las células solares basadas en perovskitas presentan otras ventajas. Son flexibles, translúcidas (lo que posibilitaría su uso en ventanas de edificios, por ejemplo) y los materiales necesarios para construirlas abundan. No obstante, adolecen de dos grandes defectos: su estabilidad (se degradan con el agua, por lo que deben ir envueltas en una capa protectora) y su tamaño, ya que las técnicas conocidas para lograr placas estables y altamente cristalinas impiden construir células arbitrariamente grandes. Hasta ahora, la mayoría de las placas de perovskita con rendimientos elevados solo alcanzaban superficies del orden de 0,1 centímetros cuadrados. El diseño de Chen y sus colaboradores supera esa cifra en un orden de magnitud.

El nuevo dispositivo incluye una capa de perovskita emparedada entre una de óxido de níquel (NiO) y otra de un fullereno cubierto de dióxido de titanio (TiO₂). La eficiencia final de la célula depende de la conductividad de las películas de óxido, las cuales debe ser extremadamente finas —de entre 10 y 20 nanómetros de espesor— para que su resistividad no comprometa el rendimiento de la placa. Fabricar capas extensas y tan delgadas constituye todo un reto, de ahí el interés en el nuevo diseño. Los investigadores creen que las futuras mejoras en la conductividad de las películas de óxido permitirán aumentar su grosor y, con ello, la superficie final de las placas.

El recubrimiento de fullereno es hidrófobo, por lo que proporciona una estabilidad al dispositivo que los autores cifran en casi 1000 horas bajo condiciones de iluminación continua. Con todo, las convenciones industriales establecen que la placas solares deberían disfrutar de una vida útil de 25 años. Eso equivale a unas 54.000 horas de iluminación, por lo que los investigadores aún deberán trabajar para hacer frente a este impedimento.

(º) Ingeniero, Presidente de FAPLEV, Vecino Solidario 2001.

Las células fotovoltaicas de silicio no son ideales, pero dominan la industria debido a que sus técnicas de fabricación se conocen muy bien. Las placas de perovskita se han erigido en los últimos años como una posible alternativa barata y muy eficiente, pero aún quedan varios obstáculos por superar.