Las Perovskitas se acercan a las fábricas solares reales
Buenos Aires-(Nomyc)-La Energía Solar vive una carrera silenciosa, ya que mientras los paneles tradicionales de silicio dominan techos y plantas fotovoltaicas de todo el mundo, los laboratorios buscan desde hace años una tecnología capaz de superar sus límites físicos sin disparar los costes de producción y ahí, entran las “células solares tándem de Perovskita y Silicio”, consideradas por muchos investigadores como la siguiente gran evolución de la fotovoltaica.
Ahora, un equipo internacional liderado por el “Karlsruhe Institute of Technology” (KIT) y la Universidad de Valencia logro demostrar un método de fabricación rápido, escalable y libre de disolventes para producir estas células avanzadas a gran velocidad y sobre superficies industriales reales, lo que cambia bastante el panorama.
Hasta ahora, uno de los grandes problemas de las perovskitas no era tanto alcanzar eficiencias récord en laboratorio, lo que ya se había conseguido, sino en fabricar millones de módulos de forma homogénea, estable y económicamente viable.
Por qué las células tándem despiertan tanto interés: las células solares convencionales de silicio, tienen una limitación física conocida desde hace décadas y aunque mejoraron muchísimo, existe un techo teórico de eficiencia que dificulta seguir aumentando el rendimiento sin elevar demasiado los costos.
Las células tándem, intentan romper esa barrera combinando dos materiales distintos capaces de capturar diferentes partes del espectro solar y la capa superior de Perovskita absorbe la luz más energética, mientras el silicio aprovecha las longitudes de onda restantes, por lo que genera más electricidad con la misma superficie.
Eso, tiene implicaciones enormes, ya que en ciudades densas, cubiertas industriales o plantas solares donde el espacio importa, aumentar la eficiencia significa producir más energía renovable ocupando menos terreno y utilizando menos estructura, cableado y materiales auxiliares.
Un proceso rápido y sin disolventes: el avance, presentado por los investigadores gira alrededor de una técnica denominada “Close-space Sublimation” (CSS), un sistema de deposición al vacío donde los materiales se evaporan y reaccionan directamente sobre la célula de silicio.
Lo interesante es que el proceso, evita el uso de disolventes químicos líquidos, habituales en otros métodos de fabricación de Perovskitas, lo que a su vez simplifica parte de la producción industrial y reduce ciertos problemas ambientales asociados al manejo de sustancias químicas y residuos.
Además, el tiempo de conversión se redujo a 10 minutos, una cifra muy relevante para una tecnología de vacío, que de manera tradicional es más lenta y costosa en entornos industriales.
Otro detalle clave: las fuentes de material pueden reutilizarse y el consumo de precursores es bajo y en fabricación masiva, pequeños ahorros de material, terminan teniendo un impacto gigantesco en costes, energía incorporada y residuos.
Fabricar sobre superficies rugosas: hay una parte del desarrollo solar, que rara vez aparece en los titulares y es la “textura de las células”.
Las superficies texturizadas del silicio, ayudan a capturar más luz, lo que aumenta la absorción y mejora la eficiencia, aunque el problema es que muchas técnicas de deposición funcionan bien sobre superficies perfectamente lisas… y empiezan a fallar cuando aparecen “nanoestructuras o microrelieves industriales”.
Por eso el resultado del estudio resulta tan importante, ya que el nuevo proceso CSS creó capas uniformes sobre tres tipos de superficies distintas: lisas, nanoestructuradas y microestructuradas, sin necesidad de modificar los parámetros de fabricación.
Eso, da pistas de una posible compatibilidad con líneas de producción industriales ya existentes y ahí está el verdadero valor, ya que la industria solar no necesita solo células eficientes, sino que necesita tecnologías que puedan integrarse en fábricas reales sin rehacer completamente toda la infraestructura.
El papel del bromo y el control de la luz: otro aspecto interesante del trabajo fue el ajuste de la llamada “banda prohibida” o “band gap”, una propiedad fundamental que determina qué parte de la luz absorbe el material.
Los investigadores utilizaron combinaciones de yodo y bromo para modificar las propiedades ópticas de la Perovskita y al ajustar la proporción química lograron alcanzar una banda prohibida de 1,64 electronvoltios, considerada adecuada para células tándem eficientes con silicio.
Puede sonar técnico, pero tiene una consecuencia muy concreta: cuanto mejor se reparte el aprovechamiento de la luz entre ambas capas, mayor es la eficiencia energética final del panel.
Las superficies texturizadas del silicio, ayudan a capturar más luz, lo que aumenta la absorción y mejora la eficiencia, pero el problema es que muchas técnicas de deposición, funcionan bien sobre superficies perfectamente lisas… y empiezan a fallar cuando aparecen nanoestructuras o microrelieves industriales.
Por eso, el resultado del estudio resulta tan importante, ya que el nuevo proceso CSS creó capas uniformes sobre tres tipos de superficies distintas: lisas, nanoestructuradas y microestructuradas, sin necesidad de modificar los parámetros de fabricación.
Eso da pistas de una posible compatibilidad con líneas de producción industriales ya existentes y ahí está el verdadero valor, ya que la industria solar no necesita solo células eficientes; necesita tecnologías que puedan integrarse en fábricas reales sin rehacer completamente toda la infraestructura.
De hecho, varios centros europeos ya trabajan en líneas piloto de Perovskitas, incluyendo instalaciones en Alemania, Francia, Suiza o España. Empresas emergentes y centros tecnológicos están explorando aplicaciones en fachadas solares, ventanas fotovoltaicas semitransparentes y módulos ultraligeros para edificios.
Todavía queda camino para garantizar estabilidad a largo plazo y durabilidad de décadas bajo condiciones reales. Ahí siguen existiendo desafíos importantes. Pero el avance industrial empieza a verse más cercano que hace solo unos años.
De los récords de laboratorio a los tejados reales: la historia de las Perovskitas está llena de titulares espectaculares durante la última década, con récord tras récord, pero el problema es que muchos de esos avances no podían fabricarse de forma masiva o sufrían degradación rápida y este nuevo trabajo, no promete milagros inmediatos y quizá, por eso resulta tan interesante.
Habla de escalabilidad, de velocidad industrial, de compatibilidad con superficies reales y de procesos reproducibles, cosas menos llamativas para un titular viral, pero absolutamente decisivas para transformar el sistema energético.
Porque la transición energética no depende solo de descubrir materiales extraordinarios. Depende de conseguir que funcionen fuera del laboratorio, bajo lluvia, polvo, calor y millones de ciclos solares.
Ahí empieza la verdadera prueba: Potencial: las células solares tándem de Perovskita y Silicio, podrían convertirse en una pieza importante para acelerar la electrificación renovable en ciudades, industrias y hogares.
Su mayor eficiencia permitiría aprovechar mejor cubiertas urbanas limitadas, reducir costes de generación y facilitar instalaciones solares en espacios donde hoy la producción resulta insuficiente y también, podrían impulsar aplicaciones nuevas, como fachadas activas o superficies solares ligeras integradas en edificios y transporte.
Si los problemas de estabilidad y fabricación continúan resolviéndose, esta tecnología podría ayudar a reducir la dependencia de combustibles fósiles sin aumentar de forma descontrolada el uso de suelo o materiales.
No es una solución mágica, ninguna tecnología lo es, pero sí parece una de las vías más prometedoras para producir más energía limpia con menos recursos y viendo la velocidad a la que crece la demanda eléctrica mundial… hace falta.
Nomyc-21-5-26
