Paneles solares de perovskita y posibles mejoras
En las últimas décadas se ha estado buscando nuevas alternativas o nuevos compuestos que permitan superar la eficiencia de los convencionales paneles de silicio, y una de estas propuestas son los nuevos paneles de perovskita.
El problema con los paneles solares de silicio es que solo ofrecen una eficiencia del 20 % para absorber la energía solar, se ha logrado hacer mejoras pero solo se ha llegado a un 25%, y además esta tecnología de silicio es costosa. En cambio los paneles solares de perovskita prometen ser más económicos y de una fabricación más sencilla.
El proceso de desarrollo e investigación de los paneles de perovskita no fue siempre fácil, desde que se empezó alrededor del año 2009, solo se logró obtener una eficiencia de 3.5 %. Más tarde a partir del año 2012 se logró ir aumentando la eficiencia de estos paneles, empezando con un nuevo tipo de perovskita cuyo compuesto es Metilamonio de yoduro de plomo, llegando así en unos años posteriores a lograr eficiencias muy cercanas a las del silicio, de alrededor del 22%, tomando en cuenta esto, tendríamos las mismas eficiencias del silicio pero con un costo más económico.
Otro aspecto a tomar en cuenta es la vida útil de los paneles solares, por ejemplo los paneles solares comunes de silicio, pueden llegar a durar más de 20 años, los paneles solares de perovskita desde sus primeros desarrollos, han ido aumentando su vida útil, desde unas pocas horas, 4 meses, hasta 4 años con las últimas mejoras. Sin embargo las celdas de silicio las continúan superando en este aspecto, pero continúan las investigaciones para mejorar el desempeño de las celdas de perovskita.
Al ver el alto rendimiento que aún tienen los paneles de silicio en lo que se refiere a vida útil, una nueva iniciativa busca combinar ambas tecnologías de silicio y perovskita, en una estructura en tándem. En este sentido mostraremos el siguiente ejemplo que combina ambas tecnologías y se obtiene alta eficiencia.
Muy cerca del 30% de eficiencia con celdas solares de tándem
Las perovskitas han empezado a tener gran importancia desde 2008 al convertir de manera muy eficiente la energía solar en electricidad, y en conjunto con el silicio se pretende mejorar aún más esta eficiencia. Es por eso que gracias a los trabajos dirigidos por Steve Albrecht, Bernd Stannowski, y Christiane Becker, pertenecientes a HZB, se ha logrado desarrollar una celda solar en tándem que combina silicio y perovskita, la misma que logró obtener una eficiencia de conversión del 29.8%, o que ya es muy cercana al 30%, lo cual ya ha sido documentado y certificado.
Lo que destaca en esta celda en lo referente a estructura y diseño, es la cara frontal de silicio nano texturizado y la cara posterior con reflector dieléctrico. En lo que respecta al silicio nano texturizado, fue un arduo trabajo demostrar que una superficie nano texturizada rinde mejor que una superficie plana, que empezó con una simulación para estimar y calcular la densidad de fotocorriente hasta llevar este trabajo a la práctica, se empieza desde las nanoestructuras, se continúa con las sub celdas, y se termina con la toda la celda solar en sí, lo que lleva a un mejor rendimiento y estructura. En lo que respecta al reflector dieléctrico este se ha diseñado y optimizado principalmente para reflejar también la luz infrarroja hacia la cara de silicio, siendo absorbida por esta, o con el fin de aprovechar todo el espectro de luz, contribuyendo así también en la mejora del rendimiento y aumento de densidad de fotocorriente.
Estas fueron unas investigaciones que arrancaron desde 2008, y señalan que su mejora continua es aún viable, y que en poco tiempo se logrará superar la eficiencia del 30%, que actualmente se la consideraba como un límite teórico, todo depende de optimización mediante la nanoestructuración de las caras.
Opinión:
Pienso que es un gran aporte, esta mejora que se le da al desempeño de las celdas solares, y que ha logrado subir de un 20% hasta cerca de un 30%, lo que nos lleva a un aumento de casi el 10% y con un costo más bajo que el silicio por si solo, sin embargo esta clase de trabajos están todavía en fase experimental, y poco a poco se los está llevando a la práctica o al uso cotidiano, y además hay que tener en cuenta es su grado de impacto ambiental, sobre todo al momento de quedar obsoletas. Sin embargo me parece que es un poco pobre el rendimiento de 30 %, por lo cual tal vez otra clase de tecnologías si puedan alcanzar un rendimiento superior, como es el caso de las nano antenas o antenas ópticas, que permitan así captar todo el espectro de luz solar (desde los infrarrojos hasta la luz ultravioleta).
Referencias:
https://youtu.be/q18NV_w0dQw
https://www.chemeurope.com/en/news/1173661/almost-30-efficiency-for-next-generation-tandem-solar-cells.html
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