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Una celda solar, también llamada célula fotovoltaica, absorbe la luz solar y luego utiliza esa energía para generar electricidad. Cuando se juntan en un panel solar, estas celdas pueden crear suficiente electricidad para alimentar una casa, un colegio o una oficina, o distribuir energía directamente en la red eléctrica.
Aunque el silicio es el material más utilizado en las celdas solares, no es el único. De hecho, otros materiales tienen el potencial de ofrecer una mayor eficiencia, más versatilidad y mejor rentabilidad. Por ejemplo, las perovskitas, un tipo de material que tiene la misma estructura cristalina que el mineral compuesto de titanato de calcio.
«Cuando se utilizan como material absorbente, las perovskitas han demostrado ser capaces de producir celdas muy eficientes que casi igualan la eficiencia de las celdas tradicionales de silicio», afirma Henry Snaith, catedrático de la Universidad de Oxford.
Sin embargo, ¿cómo pueden las celdas de perovskita competir con las ya eficientes celdas de silicio, que también se benefician de la producción a gran escala? La respuesta, según Snaith, es apostar por una mayor eficiencia, que es exactamente lo que pretende el proyecto financiado con fondos europeos PERTPV.
Apilar celdas para aumentar la tensión eléctrica y la eficiencia
Lo que ofrecen las celdas de perovskita que no ofrecen sus parientes de silicio es versatilidad. «Se puede cambiar la composición de las perovskitas para que absorban diferentes bandas de luz», señala Snaith. «Esto significa que, en lugar de absorber toda la luz en un solo material —como es el caso del silicio—, se pueden apilar dos o más celdas y absorber diferentes bandas de luz solar».
Snaith continúa explicando que esta característica es importante porque, básicamente, las diferentes bandas de luz solar transportan diferentes niveles de energía. «Una celda solar solo puede producir tanta tensión eléctrica como la banda de luz que es capaz de absorber», comenta. «Al apilar las celdas, se puede aumentar el rango de banda y, al hacerlo, aumentar tanto la tensión eléctrica como la eficiencia».
Actualmente Oxford PV, una empresa derivada de la Universidad de Oxford, está apilando perovskitas sobre silicio y se espera que el producto comercial llegue al mercado el año que viene. El proyecto PERTPV va un poco más allá y apila celdas de perovskita sobre celdas de perovskita.
«En última instancia, nuestro objetivo es demostrar una alta eficiencia en las celdas de perovskita de banda prohibida ancha y estrecha», señala Snaith. «A su vez, esto nos permitirá suministrar celdas en tándem con un 30 % de eficiencia, es decir, perovskita apilada sobre perovskita».
Trabajo por hacer
El proyecto ya ha obtenido algunos resultados prometedores. Por ejemplo, su perovskita de banda prohibida ancha —que va en la parte superior de la pila y recibe la luz solar en primer lugar— está justo por debajo de su eficiencia meta. Los investigadores también están observando una estabilidad relativamente buena en el material de la banda prohibida inferior, que está compuesto por una mezcla de estaño y plomo.
Según Snaith, el reto está en la eficiencia de la perovskita de la banda prohibida inferior. «Esto todavía está en el rango de eficiencia del 18-19 %, y tenemos que conseguir que llegue al 23 % para poder ofrecer una celda en tándem con un 30 % de eficiencia», explica. «Con las eficiencias que tenemos ahora, deberíamos ser capaces de ofrecer una celda con un 25 % de eficiencia, pero tenemos que aumentar un poco más esa cifra».
Además de desarrollar la tecnología en sí, el proyecto también aborda la cuestión de cómo fabricar mejor las celdas en tándem de perovskita. «Todas las piezas están en su sitio, solo tenemos que unirlas y crear el producto final», añade Snaith. «Confío en que, cuando el proyecto haya terminado, habremos creado una celda en tándem de perovskita de alta eficiencia».
Aunque es muy difícil predecir los plazos, Snaith está convencido de que las celdas multiunión de perovskita llegarán al mercado como una alternativa viable y sostenible a las células fotovoltaicas de silicio en los próximos cinco años. «El desarrollo de las celdas de perovskita es una oportunidad para mejorar una industria que ya es sostenible, por eso es tan importante financiar investigaciones como el proyecto PERTPV», concluye Snaith.