Avance en tecnología solar de perovskita
Investigadores del Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) en Alemania han desarrollado una célula solar de perovskita de triple unión altamente compleja que alcanza una eficiencia récord del 27.3% y demuestra una vida útil de 770 horas en operación continua. Este avance aborda dos de los mayores desafíos de la fotovoltaica de perovskita: eficiencia y durabilidad.
Cómo funcionan las células de triple unión
Las células solares de triple unión apilan tres capas absorbedoras diferentes, cada una sintonizada para capturar una porción específica del espectro solar. Al combinar materiales que absorben fotones de alta energía (azul), energía media (verde) y baja energía (rojo), estas células pueden superar teóricamente el límite de Shockley-Queisser de las células de una sola unión. El equipo del HZB optimizó las interfaces entre las capas para minimizar las pérdidas de energía y mejorar la extracción de carga.
Métricas de eficiencia y estabilidad
La nueva célula alcanzó una eficiencia certificada del 27.3% en condiciones de prueba estándar. Más importante aún, retuvo el 80% de su eficiencia inicial después de 770 horas de iluminación continua y seguimiento del punto de máxima potencia. Esto representa una mejora significativa respecto a las células de perovskita de triple unión anteriores, que a menudo se degradaban en cientos de horas.
Innovaciones en materiales y fabricación
Los investigadores utilizaron una combinación de perovskitas híbridas orgánico-inorgánicas y perovskitas completamente inorgánicas para crear las tres uniones. Emplearon técnicas de deposición avanzadas para garantizar la formación uniforme de la película y reducir los defectos. El equipo también desarrolló una novedosa estrategia de pasivación para suprimir la recombinación no radiativa, una causa importante de pérdida de eficiencia.
Implicaciones para la energía solar
Las células solares de perovskita han atraído un gran interés debido a su fabricación de bajo costo y su alto potencial de eficiencia. Sin embargo, los problemas de estabilidad han obstaculizado la comercialización. La demostración del HZB muestra que los diseños de triple unión pueden lograr tanto alta eficiencia como una vida operativa prolongada, acercando la tecnología de perovskita a aplicaciones prácticas en granjas solares a escala de servicios públicos y fotovoltaica integrada en edificios.
Comparación con otras tecnologías
Las células de perovskita de una sola unión han alcanzado eficiencias de alrededor del 25-26%, mientras que las células de silicio alcanzan un máximo cercano al 27%. Los diseños de triple unión pueden superar estos límites. La eficiencia del 27.3% de esta célula es competitiva con los mejores tándems de silicio-perovskita, pero con la ventaja de ser completamente basada en perovskita, simplificando la fabricación.
Direcciones futuras de investigación
El equipo del HZB planea mejorar aún más la estabilidad explorando nuevos métodos de encapsulación y materiales de contacto alternativos. También pretenden escalar el tamaño de la célula desde la escala de laboratorio hasta módulos comerciales. Se están llevando a cabo colaboraciones con socios industriales para acelerar la transferencia de tecnología.
Conclusión
El desarrollo de una célula solar de perovskita de triple unión con una eficiencia del 27.3% y una vida útil de 770 horas marca un hito significativo en la investigación fotovoltaica. Demuestra que la tecnología de perovskita puede lograr tanto alto rendimiento como durabilidad, allanando el camino para la próxima generación de células solares que sean eficientes, estables y rentables.
Este artículo se basa en reportajes de Interesting Engineering. Leer el artículo original.
Originally published on interestingengineering.com