Científicos alemanes revelan cómo el clima afecta el rendimiento de las celdas solares de perovskita

Un equipo de científicos del Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ha completado el estudio más prolongado hasta la fecha sobre el comportamiento de las celdas solares de perovskita en condiciones reales al aire libre. Durante cuatro años, los investigadores expusieron diversos tipos de celdas fotovoltaicas, entre ellas las de perovskita, a las condiciones meteorológicas naturales en el campus Adlershof, con el fin de evaluar su rendimiento a largo plazo.

Las perovskitas han despertado un gran interés en el campo de la energía solar gracias a su alta eficiencia potencial —de hasta un 26,95% en laboratorio— y a sus bajos costos de fabricación. Ya se están comercializando las primeras celdas solares basadas en este material, pero hasta ahora existía poca información sobre su durabilidad y estabilidad cuando se usan en entornos reales al aire libre.

Un experimento pionero

Dirigido por la Dra. Carolin Ulbrich y apoyado por el proyecto TAPAS de HZB en colaboración con la Universidad de Liubliana, el experimento consistió en una instalación de prueba al aire libre ubicada en el techo del edificio de HZB. En esta estación, celdas solares encapsuladas en vidrio fueron expuestas al sol, la lluvia, el viento y las fluctuaciones de temperatura durante todo el año. Las celdas fueron fabricadas por el equipo de Eva Unger y presentan una compleja estructura de capas que incluye materiales como ITO, 2PACz, Cs0.15FA0.85PbI2.55Br0.45, C60, SnO2 y cobre, con una banda prohibida de 1,65 eV.

Los datos recopilados desde 2020 indican que, aunque las celdas mantuvieron casi intacta su potencia máxima durante los dos primeros veranos, y apenas registraron una disminución del 2% tras cuatro años, su eficiencia cayó hasta un 30% durante los meses de invierno.

La influencia del clima y la latitud

Según los científicos, esta pérdida de eficiencia estacional se debe principalmente a dos factores. En primer lugar, la distribución espectral de la luz solar varía con las estaciones en latitudes altas como Berlín: en verano predomina la luz azul, mientras que en invierno aumenta la proporción de luz roja. Las celdas de perovskita, sin embargo, son más eficientes capturando luz azul, lo que explica su mejor rendimiento en verano.

En segundo lugar, las celdas de perovskita presentan un fenómeno reversible durante el ciclo día-noche, lo que también contribuye a las fluctuaciones estacionales. “Lo que distingue a las celdas solares de perovskita de otras tecnologías fotovoltaicas más maduras es que su eficiencia puede cambiar de forma reversible a lo largo del día. Esta propiedad tiene un impacto notable en las variaciones estacionales observadas”, explicó el investigador Khenkin, miembro del equipo.

La evaluación de los datos fue realizada por el doctorando Marko Remec, quien subraya la importancia del estudio para prever con mayor precisión el rendimiento anual y la vida útil de las celdas solares de perovskita. Además, los resultados sugieren que este tipo de celdas podría tener un desempeño más estable en regiones cercanas al ecuador, donde los cambios estacionales en la luz solar son menos marcados.