Perovskita panel solar

Funcionamiento de las células solares de perovskita

Las perovskitas son una clase de materiales que comparten una estructura similar y presentan un sinfín de propiedades interesantes, como superconductividad, magnetorresistencia y otras. Estos materiales de fácil síntesis se consideran el futuro de las células solares, ya que su peculiar estructura los hace perfectos para hacer posible una energía fotovoltaica eficiente y de bajo coste. También se prevé que desempeñen un papel en las baterías de vehículos eléctricos de nueva generación, sensores, láseres y mucho más.

En general, las tecnologías fotovoltaicas (FV) pueden dividirse en dos categorías principales: las FV basadas en obleas (también llamadas FV de 1ª generación) y las FV de células de película fina. Las células tradicionales de silicio cristalino (c-Si) (tanto las de silicio monocristalino como las de silicio multicristalino) y las de arseniuro de galio (GaAs) pertenecen a las fotovoltaicas basadas en obleas; las de c-Si dominan el mercado fotovoltaico actual (alrededor del 90% de la cuota de mercado) y las de GaAs presentan la mayor eficiencia.

Las células de capa fina suelen absorber la luz con más eficacia que el silicio, lo que permite utilizar películas extremadamente finas. La tecnología de telururo de cadmio (CdTe) se ha comercializado con éxito, con más de un 20% de eficiencia de las células y un 17,5% de eficiencia de los módulos, y estas células representan actualmente alrededor del 5% del mercado total. Otras tecnologías comerciales de capa fina son el silicio amorfo hidrogenado (a-Si:H) y las células de (di)seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS), cada una con una cuota de mercado de aproximadamente el 2% en la actualidad. La tecnología de sulfuro de cobre-zinc-estaño lleva años en I+D y es probable que tarde algún tiempo en comercializarse.

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¿Cuándo estarán disponibles los paneles solares de perovskita?

Una célula solar de perovskita (PSC) es un tipo de célula solar que incluye un compuesto con estructura de perovskita, normalmente un material híbrido orgánico-inorgánico a base de haluro de plomo o estaño, como capa activa captadora de luz[1][2] Los materiales de perovskita, como los haluros de plomo metilamonio y los haluros de plomo cesio totalmente inorgánicos, son baratos de producir y sencillos de fabricar.

Las eficiencias de los dispositivos a escala de laboratorio que utilizan estos materiales han aumentado del 3,8% en 2009[3] al 25,7% en 2021 en arquitecturas de unión simple,[4][5] y, en células en tándem basadas en silicio, al 29,8%,[4][6] superando la eficiencia máxima alcanzada en las células solares de silicio de unión simple. Por lo tanto, las células solares de perovskita han sido la tecnología solar de más rápido avance a partir de 2016[actualización][1] Con el potencial de lograr eficiencias aún mayores y costes de producción muy bajos, las células solares de perovskita se han vuelto comercialmente atractivas. Entre los principales problemas y temas de investigación se incluye su estabilidad a corto y largo plazo[7].

Tanto las materias primas utilizadas como los posibles métodos de fabricación (como diversas técnicas de impresión) son de bajo coste[8] Su alto coeficiente de absorción permite que películas ultrafinas de unos 500 nm absorban todo el espectro solar visible[9] Estas características combinadas dan como resultado la capacidad de crear módulos solares de bajo coste, alta eficiencia, delgados, ligeros y flexibles. Las células solares de perovskita se han utilizado para alimentar prototipos de dispositivos electrónicos inalámbricos de baja potencia para aplicaciones del Internet de las cosas alimentadas por el entorno[10] y pueden ayudar a mitigar el cambio climático[11].

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Precio de las células solares de perovskita

Nuestra tecnología solar fotovoltaica de bajo coste y alta eficiencia se integra con las células solares de silicio estándar para mejorar drásticamente su rendimiento. Integradas en paneles solares, nuestras células solares en tándem proporcionan más potencia por metro cuadrado, lo que es fundamental para hacer posible una energía limpia más asequible, acelerar la adopción de la energía solar y hacer frente a la crisis climática.

Con casi 140 millones de dólares de financiación, estamos orgullosos de asociarnos con una serie de líderes de las comunidades de inversores estratégicos y de capital riesgo. Nuestros socios reconocen la oportunidad que ofrece nuestra tecnología de células solares en tándem de perovskita sobre silicio para revolucionar el mercado solar mundial.

Célula solar de perovskita frente al silicio

Una perovskita es un material que tiene la misma estructura cristalina que el mineral óxido de calcio y titanio, el primer cristal de perovskita descubierto. Generalmente, los compuestos de perovskita tienen una fórmula química ABX3, donde “A” y “B” representan cationes y X es un anión que se une a ambos. Es posible combinar un gran número de elementos diferentes para formar estructuras de perovskita. Gracias a esta flexibilidad compositiva, los científicos pueden diseñar cristales de perovskita con una gran variedad de características físicas, ópticas y eléctricas. Los cristales de perovskita se encuentran hoy en día en ecógrafos, chips de memoria y, ahora, células solares.

Todas las células solares fotovoltaicas se basan en semiconductores (materiales intermedios entre los aislantes eléctricos, como el vidrio, y los conductores metálicos, como el cobre) para transformar la energía de la luz en electricidad. La luz del sol excita los electrones del material semiconductor, que fluyen hacia los electrodos conductores y producen corriente eléctrica.

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El silicio ha sido el principal material semiconductor utilizado en las células solares desde la década de 1950, ya que sus propiedades semiconductoras se ajustan bien al espectro de los rayos solares y es relativamente abundante y estable. Sin embargo, los grandes cristales de silicio utilizados en los paneles solares convencionales requieren un costoso proceso de fabricación en varias fases que consume mucha energía. En busca de una alternativa, los científicos han aprovechado la sintonizabilidad de las perovskitas para crear semiconductores con propiedades similares a las del silicio. Las células solares de perovskita pueden fabricarse mediante técnicas sencillas de deposición aditiva, como la impresión, por una fracción del coste y la energía. Gracias a la flexibilidad de composición de las perovskitas, también pueden ajustarse para que coincidan perfectamente con el espectro solar.

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