Una ilustración de una célula solar de perovskita. Crédito:Foto de la Universidad Aalto / Universidad de Uppsala / EPFL
Hace cinco años, el mundo empezó a hablar de células solares de tercera generación que desafiaban a las células de silicio tradicionales con un proceso de fabricación más barato y sencillo que utilizaba menos energía.
El yoduro de metilamonio y plomo es un material organometálico en la estructura del cristal de perovskita que captura la luz de manera eficiente y conduce bien la electricidad, ambas cualidades importantes en las células solares. Sin embargo, La vida útil de las células solares fabricadas con perovskitas metalorgánicas ha demostrado ser muy corta en comparación con las células fabricadas con silicio.
Ahora, investigadores de la Universidad de Aalto, La Universidad de Uppsala y la École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) en Suiza han logrado mejorar la estabilidad a largo plazo de las células solares hechas de perovskita utilizando películas de nanotubos de "red aleatoria" desarrolladas bajo la dirección del profesor Esko Kauppinen en la Universidad de Aalto. Las películas de nanotubos de red aleatoria son películas compuestas de nanotubos de carbono de pared simple que, en una imagen de microscopio electrónico, parecen espaguetis en un plato.
'En una célula solar de perovskita tradicional, la capa conductora del agujero consiste en material orgánico y, en lo alto de ello, una fina capa de oro que comienza a desintegrarse y difundirse fácilmente a través de toda la estructura de la célula solar. Reemplazamos el oro y también parte del material orgánico con películas hechas de nanotubos de carbono y logramos una buena estabilidad celular en 60 grados y condiciones de iluminación de un solo sol ', explica Kerttu Aitola, quien defendió su tesis doctoral en la Universidad de Aalto y ahora trabaja como investigadora en la Universidad de Uppsala
En el estudio, Se utilizaron películas negras gruesas con una conductividad lo más alta posible en el contacto posterior de la celda solar donde la luz no necesita pasar. Según Aitola, Las películas de nanotubos también se pueden hacer transparentes y delgadas, lo que permitiría utilizarlos como contacto frontal de la celda, en otras palabras, como el contacto que deja pasar la luz.
«Las células solares se prepararon en Uppsala y la medición de estabilidad a largo plazo se llevó a cabo en EPFL. El líder del grupo de células solares en EPFL es el profesor Michael Grätzel, quien fue galardonado con el Millennium Prize 2010 por células solares sensibilizadas con colorantes, en el que también se basan parcialmente las células solares de perovskita ', dice Aitola.
Sección transversal de la célula solar en una imagen de microscopio electrónico. La pelusa que se ve en el frente de la imagen está compuesta por haces de nanotubos que se han vuelto medio sueltos cuando las muestras se han preparado para la obtención de imágenes. Crédito:Foto de la Universidad Aalto / Universidad de Uppsala / EPFL
Células solares en ventanas
La vida útil de las células solares de silicio es de 20 a 30 años y su producción industrial es muy eficiente. Todavía, Se necesitan alternativas, ya que reducir el dióxido de silicio en la arena a silicio consume una gran cantidad de energía. Se estima que una célula solar de silicio necesita dos o tres años para producir la energía que se utilizó para fabricarla. mientras que una célula solar de perovskita solo necesitaría dos o tres meses para hacerlo.
'Además, el silicio utilizado en las células solares debe ser extremadamente puro ', dice Aitola.
'La célula solar de perovskita también es interesante porque su eficiencia, en otras palabras, qué tan eficientemente convierte la energía solar en energía eléctrica, ha alcanzado muy rápidamente el nivel de las células solares de silicio. Es por eso que se llevan a cabo tantas investigaciones sobre las células solares de perovskita a nivel mundial '.
Las células solares alternativas son aún más interesantes debido a sus diversas áreas de aplicación. Las células solares flexibles se han fabricado hasta ahora en plástico conductor. Comparado con la capa conductora de plástico, la flexibilidad de las películas de nanotubos es superior y las materias primas son más baratas. Gracias a su flexibilidad, Las células solares podrían producirse utilizando el método de procesamiento de rollo a rollo conocido en la industria del papel.
'Las células solares ligeras y flexibles serían fáciles de integrar en los edificios y también podría colgarlas usted mismo en las ventanas', dice Aitola.
