Células solares flexibles para eliminar el combustible fósil

Estas células solares flexibles pueden ser el camino para eliminar el combustible fósil

células solares flexibles¿Se pueden imprimir células solares sobre cualquier superficie? ¿Y que sean aún más eficientes? Este es el sueño de quienes intentan obtener energía limpia a precios bajos y en grandes cantidades. La esperanza de reemplazar las fuentes de energía de origen fósil tiene un nombre que recuerda a un cóctel a base de vodka: perovskita.

En diciembre pasado, en Oxford (Inglaterra), un grupo de investigadores enfocó una lámpara solar sobre un dispositivo de un centímetro cuadrado. Se trataba de dos pequeñas células solares, apiladas una sobre otra. La de abajo estaba hecha del silicio utilizado en los paneles solares estándar. La parte superior era perovskita, un mineral particularmente apto para convertir la luz en electricidad.

Un par de sensores conectados a las células solares medían su rendimiento. El resultado fue bastante sorprendente. El aparato había convertido el 28% de la energía de la luz en electricidad. Un nuevo récord de eficiencia para un dispositivo de perovskita. El National Renewable Energy Laboratory (NREL) de Golden (Colorado, EE.UU.) confirmó los resultados unos meses más tarde.

El dominio del silicio

Actualmente, las células solares de silicio son la solución más utilizada, con alrededor del 95% del mercado. China, en particular, ha empleado estrategias agresivas para acelerar la producción y las exportaciones en el intento de dominar el mercado. Sin embargo, el silicio no es un material solar especialmente bueno. Utiliza principalmente la luz del extremo rojo e infrarrojo del espectro solar. Y tiene que ser bastante grueso y voluminoso para absorber y convertir los fotones. Los mejores paneles solares de silicio alcanzan menos del 23% de eficiencia, mientras que el máximo teórico para una sola capa de silicio es de alrededor del 29%.

En los últimos años, decenas de empresas trataron de suplantar este material. La mayoría terminaron en bancarrota o fueron relegadas a un pequeño nicho de mercado. Pero algo parece estar cambiando. En los últimos meses, los capitalistas de riesgo han invertido decenas de millones de dólares en empresas que investigan las propiedades de la perovskita. Lo cierto es que, para no fracasar, cualquier material que quiera sustituir al silicio tiene que ser más eficiente, más barato, más versátil y más duradero.

Perovskita para las células solares del futuro

El nombre fue acuñado en 1840 por el geólogo alemán Gustav Rose, en honor del recolector de minerales y ministro de la corte imperial rusa Lev Perovskij. El descubrimiento de estos cristales cúbicos opacos se produjo en 1839 en Achmatovskaya, en los Montes Urales. La perovskita no es, por lo tanto, un material reciente. Sin embargo, a partir de 2009, cuando se entendió que podría utilizarse para fabricar células solares, creció mucho el interés por él.

La perovskita tiene un precio asequible y una estructura cristalina que le confiere propiedades conductoras similares a las del silicio. Pero es aún mejor. Porque es más fácil de transformar y se puede colocar sobre cualquier soporte. Con una capa muy delgada de un micrón de perovskita es posible capturar la misma cantidad de energía interceptada por una capa de silicio de 180 micrones.

Este material aprovecha un espectro más amplio de luz y, teóricamente, una sola capa puede alcanzar el 33% de eficiencia. Mientras que un dispositivo que coloque una capa de perovskita sobre una de silicio, en teoría, podría alcanzar una eficiencia incluso del 43%. La perovskita, además, puede producirse a bajas temperaturas y utilizarse en forma líquida para recubrir materiales flexibles como el plástico. Lo cual permite un proceso de fabricación sencillo y barato, similar a la impresión de periódicos.

Las mayores dudas se refieren a su durabilidad. Hasta ahora, los dispositivos de perovskita han tendido a degradarse rápidamente cuando han sido expuestos a la luz ultravioleta y la humedad. Un problema grave para un material que debe estar debajo del sol durante décadas. Sin embargo, es algo que la investigación podría corregir. Ahora se trata de ver si a tiempo para no perjudicar su explotación comercial.

La carrera para producir nuevas células solares

La tecnología de Oxford Pv implica el recubrimiento de una tradicional célula de silicio con una capa delgada de perovskita transparente. De esta manera es posible capturar una banda más amplia del espectro solar. La expectativa es que estos nuevos paneles superen el techo de eficiencia del 30%. Un umbral nunca antes cruzado y que revolucionaría el sector.

La compañía, que surgió de la prestigiosa universidad inglesa en 2010, ha recaudado hasta ahora casi 100 millones de euros en fondos. Pero el punto de inflexión decisivo ha llegado con la entrada en el capital de la compañía suiza Meyer Burger, que acaba de adquirir una participación del 18,8%. Gracias al nuevo socio, Oxford Pv podrá aprovechar una línea de producción de 200 megavatios en la planta Meyer Burger cerca de Berlín.

Los ingleses no están solos en esta carrera. Saule Technologies es una startup polaca fundada por Olga Malinkiewicz. Durante su doctorado en la Universidad de Valencia, creó una célula fotovoltaica muy ligera. Primero extendiendo por evaporación una capa de perovskita sobre un soporte flexible y finalmente a través de una simple impresora de inyección de tinta.

La compañía ha crecido hasta atraer la atención del inversor japonés Hideo Sawada. Así, en 2020, podrá producir 40.000 metros cuadrados de paneles flexibles. Y, en 2021, llegará a los 180.000 gracias a una línea de producción compacta que puede ser instalada en cualquier lugar para producir paneles on-demand.

Hacia edificios energéticamente autosuficientes

Las células solares de Saule son láminas casi transparentes, que pueden recubrir la superficie de cualquier objeto. Un ordenador, la fachada de cristal de un edificio o un coche. Son menos eficientes que las diseñadas por Oxford Pv, pero funcionan también en superficies con escasa exposición al sol. Un panel estándar de alrededor de 1,3 metros cuadrados tiene un coste de producción de unos 50 euros. Y es suficiente para suministrar energía a una estación de trabajo durante todo el día.

El gigante de la construcción sueco Skanska ha firmado un contrato con Saule para explotar esta tecnología en todos sus mercados. En Europa, Estados Unidos y Canadá. La primera planta de producción piloto debería lanzarse a finales de 2019. Esto permitiría la fabricación de grandes módulos fotovoltaicos de perovskita a escala industrial. Un paso significativo hacia la construcción de edificios autosuficientes en términos de energía.

Un tercer competidor en la producción de células solares de perovskita es Swift Solar, una compañía de Colorado. La startup ha recaudado casi siete millones de dólares en los últimos meses. Y está considerando producir placas solares que utilizan dos capas de perovskita, cada una sintonizada en una parte diferente del espectro luminoso. Serviría para drones y vehículos eléctricos. La compañía asegura poder producir células solares tan ligeras que se podrían colocar sobre una burbuja de jabón. Eso sí, habrá que esperar que la de la perovskita no sea otra burbuja lista para explotar.

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Imágenes | Pixnio/Carl Attard

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