Las células solares de perovskita están revolucionando el campo de la energía solar con su alto potencial de eficiencia. Recientemente, investigadores del Laboratorio Fotovoltaico KAUST lograron un avance significativo al establecer un nuevo récord de eficiencia.
Investigadores del Laboratorio Fotovoltaico (KPV-Lab), de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah (KAUST), han culminado un nuevo logro que marca un hito importante en la búsqueda de tecnologías solares más eficientes y sostenibles.
Actualmente, las células solares de silicio cristalino dominan el mercado fotovoltaico mundial con eficiencias de módulo que rondan el 20-22 %. Sin embargo, se requieren enfoques innovadores y materiales para alcanzar eficiencias aún mayores y apoyar los objetivos globales de energía renovable.
Es en este contexto en el que las células solares en tándem, que combinan subcélulas de perovskita y silicio, se perfilan como una alternativa prometedora.
Células solares en tándem de perovskita y silicio
El equipo de investigadores del Laboratorio Fotovoltaico KAUST ha estado trabajando en el desarrollo de células solares en tándem de perovskita/silicio desde 2016.
Bajo la dirección del Dr. Stefaan De Wolf, profesor de ciencia e ingeniería de materiales y director asociado interino del Centro Solar KAUST, han realizado avances significativos en términos de nuevos materiales, métodos y estructuras de dispositivos.
De hecho, la última célula solar en tándem de perovskita/silicio desarrollada por ellos ha logrado una eficiencia de conversión de energía (PCE) del 33,2 %, superando el récord anterior del Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) situado en un 32,5 % PCE.
Este logro fue certificado por la Instalación de prueba solar europea (ESTI) y se encuentra en la parte superior del Gráfico de eficiencia de la mejor celda de investigación del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL).
La celda solar en tándem combina celdas superiores de perovskita con celdas inferiores de silicio texturizado de dos caras, lo que permite una captura y conversión más eficiente de la luz solar en electricidad. La capa superior de perovskita absorbe mejor la luz azul, mientras que la base de silicio absorbe mejor la luz roja, maximizando así la eficiencia del dispositivo.
Este avance es especialmente importante en el campo de la energía solar, ya que se espera que las tecnologías de perovskita/silicio en tándem representen una parte significativa del mercado fotovoltaico mundial en los próximos años, superando los 10.000 millones de dólares para 2032.
El Dr. Stefaan De Wolf destacó la importancia de este récord, afirmando que «es el PCE más alto de cualquier celda solar de dos uniones bajo luz no concentrada».
Esto demuestra el potencial de las células solares en tándem de perovskita/silicio para ofrecer módulos fotovoltaicos de rendimiento ultraalto, lo cual es esencial para alcanzar rápidamente los objetivos de energía renovable y combatir cambio climático.
Este logro no habría sido posible sin el conocimiento y las habilidades de varios investigadores principales. Entre ellos, la Dra. Esma Ugur, especializada en espectroscopia óptica y análisis de defectos celulares, ha desempeñado un papel fundamental en el desarrollo de la tecnología de perovskita.
El Dr. Erkan Aydin, experto en la escalabilidad y estabilidad de las células solares en tándem ultraeficientes, ha trabajado en la optimización de los procesos de fabricación para lograr la máxima eficiencia.
Además, el Dr. Thomas Allen, centrado en el desarrollo de células solares de silicio cristalino, ha contribuido a la mejora de las subcélulas de silicio utilizadas en el diseño en tándem.
La perovskita aún tiene que solucionar algunos problemas
Si bien el récord de eficiencia alcanzado por el equipo de KAUST es impresionante, todavía existen desafíos por superar. Uno de ellos es la escalabilidad de la producción de células tándem de perovskita/silicio a nivel industrial.
El equipo de investigación está trabajando actualmente en métodos escalables que permitan la fabricación de células tándem en grandes áreas, con el objetivo de superar los 240 centímetros cuadrados.
Otro desafío importante es la estabilidad a largo plazo de las células solares en tándem. Para su viabilidad comercial, las células deben ser capaces de mantener su eficiencia a lo largo del tiempo y resistir las condiciones ambientales adversas.
El equipo de KAUST se ha centrado en desarrollar estrategias para lograr una estabilidad de dispositivos tándem que cumpla con los requisitos de la industria.
En cualquier caso, el avance logrado por el Laboratorio Fotovoltaico KAUST marca un hito importante en la búsqueda de tecnologías solares más eficientes y sostenibles.
Las células solares en tándem de perovskita/silicio ofrecen una promesa significativa para alcanzar una mayor eficiencia en la conversión de energía solar en electricidad. Además, su potencial para ser fabricadas a gran escala y su capacidad para superar los desafíos de estabilidad hacen de esta tecnología una candidata fuerte para impulsar la adopción de energía renovable a nivel mundial.
Y con más investigaciones y avances en esta área, podemos esperar una mayor eficiencia y viabilidad comercial de estas células solares, allanando el camino hacia un mundo impulsado por fuentes de energía renovable.
