Consiguen fabricar celdas solares de colores

Las Celdas Solares de Perovskita prometen revolucionar el mundo de la energía fotovoltaica. Te contamos todos los detalles.

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Muy de vez en cuando un campo científico asiste a lo que se denomina como una revolución. Para ello se ha de dar un cambio de paradigma que aúne la evolución tecnológica, la contribución de mentes brillantes y la predisposición económica resultante de necesidades sociales. Y precisamente esto es lo que se está viviendo en el ámbito de la energía fotovoltaica desde que hace tres años irrumpieron en el panorama las Celdas Solares de Perovskita.

Su denominación se debe al nombre que recibe la estructura cristalina que posee el material del que se compone principalmente la celda, es decir, a cómo se ordenan sus átomos. Los dispositivos basados en este tipo de material se caracterizan por absorber gran parte de la luz que nos proporciona el Sol y transformarla en energía eléctrica muy eficientemente. De hecho su desempeño ya sobrepasa el 20%, una cifra comparable a los valores alcanzados por las celdas solares de silicio, fuertemente asentadas en la industria tras décadas de desarrollo.

Pero lo que realmente hace de la Celda Solar de Perovskita una tecnología con un verdadero potencial comercial son sus reducidos costes de producción si los comparamos a los derivados por cualquier otra tecnología. Sin embargo, como todo nuevo hito científico existe una discusión muy activa acerca de cómo solventar ciertos inconvenientes. En particular, una cuestión a mejorar que impide hacer las Celdas Solares de Perovskita definitivamente interesantes para su comercialización es su tonalidad oscura. Esto limita su posible integración en elementos arquitectónicos, algo que supondría un ahorro considerable en sus costes de producción. Hasta ahora.

 

Celdas de colores para la arquitectura del futuro

Gracias a una colaboración entre la Universidad de Sevilla, el CSIC y la Universidad de Oxford se ha logrado proveer a las celdas de perovskita con color a medida, a partir de un complejo pero económico diseño óptico. Para ello se hace uso de una estructura denominada cristal fotónico, compuesta por capas de dimensiones nanométricas dispuestas de forma periódica. 

Su principal característica es que dan lugar a color estructural, es decir, el color que producen se debe a la reflexión de la luz, siendo transparentes en el resto del espectro solar. Este tipo de color lo encontramos muy pocas veces en la naturaleza, por ejemplo en algunas especies de escarabajos y mariposas. Es muy diferente al color común que otorgan los pigmentos y que es debido a la absorción de luz. 

Así, la estructura fotónica integrada en el dispositivo es transparente en casi todo el espectro, permitiendo que el material tipo perovskita pueda seguir absorbiendo una gran cantidad de energía solar. Este hecho es crucial para que la celda pueda seguir produciendo energía eléctrica de forma eficiente. El logro va mucho más allá de otorgar al sistema un aspecto estético más agradable. 

¿Quién iba a querer tener una fachada o un toldo prácticamente negros, tonalidad de la celda fotovoltaica de perovskita estándar? El hecho de que ahora el color de las celdas de perovskita sea personalizable, hace posible su integración en elementos arquitectónicos comunes. Esto evitará los altos costes de producción asociados a la adquisición, montaje y mantenimiento de campos solares. Además permitirá definitivamente la producción de energía limpia en los lugares donde se hace uso de ella, como hogares, llevando al consiguiente ahorro en el transporte de la energía de un lugar a otro.

A buen seguro, el término perovskita irá teniendo cada vez más presencia en la sociedad. Las investigaciones más recientes demuestran que la perovskita puede ser utilizada para aplicaciones en una gran variedad de dispositivos como LEDs o fotodetectores. Los avances asociados a este material son tan veloces que auguran la producción de los primeros paneles solares comerciales para finales de la presente década. De este modo, la perovskita es ya un serio candidato como material de futuro para la producción de energía limpia a bajo coste económico.

Miguel Anaya es investigador en el Grupo de Materiales Ópticos Multifuncionales del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)-Universidad de Sevilla. Artículo escrito en colaboración con la UCC+i de la Universidad de Sevilla

Fuente: Zhang, W.; Anaya, M.; Lozano, G.; Calvo, M. E.; Johnston, M. B.; Miguez, H.; Snaith, H. J.Highly Efficient Perovskite Solar Cells with Tunable Structural Color Nano Lett. 2015, 15, 1698- 1702, DOI: 10.1021/nl504349z

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