Cambiar a energía renovable como la energía solar es crucial en la lucha contra el cambio climático. Sin embargo, si bien la tecnología solar ha logrado avances notables desde su inicio, aún necesita nuevas tecnologías para convertirse en una alternativa viable a los combustibles fósiles. En este escenario, las perovskitas, el último invento en el sector de las energías renovables, podrían cambiar las reglas del juego en el desarrollo de energía solar eficiente.
Los paneles solares tradicionales se fabrican con silicio cristalino (c-Si) o tecnologías solares de película delgada, que tienen una eficiencia limitada. Sin embargo, las perovskitas son estructuras cristalinas ligeras y flexibles que podrían depositarse fácilmente sobre cualquier superficie, flexible o texturizada. Gracias a esto, podrían dar lugar a la creación de más delgado y ligero paneles solares, capaz de operar a temperatura ambiente y generar más electricidad del sol a un costo menor que las células solares de silicio.
Si bien aún no se ha comercializado ninguna aplicación de perovskitas, son un tema de investigación e inversión en curso. Con muchas empresas que buscan aprovechar su potencial, ahora es un buen momento para aprender sobre las células solares de perovskita, su tecnología y cómo se diferencian de las células solares tradicionales.
Índice del contenido
¿Qué es una perovskita?
¿Cómo se fabrican las células solares de perovskita?
Los diferentes tipos de células solares de perovskita.
Células solares de perovskita frente a células solares de silicio cristalino
Conclusión
¿Qué es una perovskita?
A diferencia de cristalino silicio, las perovskitas son una familia de materiales con una estructura cristalina única similar al mineral del mismo nombre que se descubrió por primera vez en Rusia en 1839. Sin embargo, no fue hasta 2006 que las perovskitas se investigaron por primera vez como materiales absorbidos, con los resultados de la investigación se publicó tres años después, en 2009.
Existen varias variedades de perovskitas. La primera perovskita descubierta estaba compuesta de óxido de calcio y titanio. Más tarde, se descubrieron muchos tipos de perovskitas, incluidas las que contenían triyoduro de plomo y metilamonio. No obstante, las perovskitas más ventajosas para la industria solar son aquellas cristales hecho de moléculas orgánicas e inorgánicas conectadas a átomos de estaño o plomo.
Las perovskitas son las más prometedoras de las 3rd generación de AHSS Fotovoltaico (PV), convirtiéndolos en un cambio de juego en la industria solar. En los últimos cinco años, se descubrió que la eficiencia de una celda solar de perovskita aumentó de menos del 4% a más 20%. En los próximos 15 años, se prevé que su eficiencia aumente aún más para superar 30%. Por esta razón, se cree que las células solares de perovskita reemplazarán potencialmente a los paneles solares c-Si tradicionales y a la mayoría de las fotovoltaicas de película delgada.
¿Cómo se fabrican las células solares de perovskita?
En palabras simples, las células solares de perovskita se crean a través de un proceso llamado "química húmeda", en el que materiales como haluro de metilamonio, yoduro de plomo de metilamonio y otros aditivos se mezclan en una solución. Esta mezcla se puede aplicar sobre vidrio, óxido de metal, celdas solares de silicio, polímeros flexibles o incluso madera transparente.
La deposición de la solución de perovskita sobre el material base se realiza mediante spin-coating, que se basa en el mismo concepto que las máquinas Spin-Art utilizadas por los niños. La solución se rocía o se gotea sobre el sustrato, y el sustrato se gira a alta velocidad, lo que permite que una capa delgada de la solución se extienda uniformemente por su superficie. Cuando el solvente en la mezcla se evapora, queda una película de perovskita en forma de capas delgadas de cristales de perovskita que se pueden conectar fácilmente a una celda solar.
Sin embargo, hay más que un solo método para fabricar perovskita. células solares, como la asistencia de vapor, las deposiciones de dos pasos y la deposición térmica de vapor.
Los diferentes tipos de células solares de perovskita.
En general, todas las células solares tienen cosas en común. Estos incluyen al menos una capa negativa, una capa positiva de material fotovoltaico y un electrodo delantero y trasero conductor. Los electrodos transportan los electrones cargados por el sol desde la capa negativa a lo largo de un cable para generar electricidad antes de devolverlos a la capa positiva. Además, después de montarse en un módulo solar, todas las células solares se sellan en una capa de encapsulación para protegerlas de los daños causados por la intemperie.
Ahora, cuando se trata de los diferentes tipos de células solares de perovskita, dos tipos son de gran importancia: celdas de película delgada y celdas en tándem. Las celdas de película delgada contienen solo perovskitas como material fotovoltaico, mientras que las celdas en tándem pueden tener varias capas de perovskita o una capa delgada de perovskita sobre una capa de silicio cristalino.
También hay células en tándem de película delgada. Aquí, las celdas contienen cobre Capas de seleniuro de indio y galio (CIGS) recubiertas con una capa de perovskita. Las células en tándem de película delgada son una tecnología solar ya perfecta.
Células solares de perovskita frente a células solares de silicio cristalino
Las células solares de silicio cristalino, consideradas una tecnología madura con procesos de producción en masa bien establecidos, han sido la norma durante décadas en la industria solar. Estos tienen una estructura AI-BSF en la que se utiliza c-Si monocristalino o policristalino en la capa absorbente.
Una diferencia interesante entre la perovskita y el c-Si es su potencial de absorción de luz. perovskita células puede responder a una amplia gama de colores en el espectro solar, mientras que el c-Si solo puede absorber luz de longitud de onda igual o superior a 1,100 nm. Esto se debe a la estructura de las células de perovskita, ya que permite que los electrones penetren eficientemente a través de capas gruesas. Como resultado, pueden convertir una mayor cantidad de luz solar en electricidad, lo que contribuye a una mayor eficiencia de las perovskitas.
La eficiencia más alta registrada de una celda solar de perovskita es 29.15%, en comparación con el 25.4% inferior exhibido por las células solares de c-Si. Teniendo en cuenta que el silicio cristalino Al-BSF es una tecnología muy madura, esto demuestra el potencial prometedor de los paneles solares de perovskita.
Finalmente, perovskita células solares presentan material de bajo potencial y costos de procesamiento reducidos. También se pueden fabricar en varios colores, lo que permite a los consumidores personalizar el producto según sus necesidades. Las características adicionales de las células solares de perovskita, como la flexibilidad, el peso ligero y la semitransparencia, han convencido a los investigadores y diseñadores electrónicos de que las diversas aplicaciones de las células solares de perovskita podrían reemplazar al c-Si. la tecnología a la larga.
¿Cuándo pueden las personas comprar células solares de perovskita? Una conclusion
Investigadores y expertos en el energía renovable La industria ve a las perovskitas como un material prometedor para desarrollar células solares baratas, eficientes y respetuosas con el medio ambiente. Como resultado, muchas empresas y organizaciones están investigando actualmente el potencial de las células solares de perovskita, incluido el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL), Oxford PV, Qcells y otros. Si bien las celdas que fabrican son celdas de prueba del tamaño de un sello postal y aún no están listas para la venta al público, la comercialización a gran escala podría no estar muy lejos.
