Investigadores de la Universidad Nacional de Australia (ANU) establecieron un nuevo récord de eficiencia para las células solares de perovskita, rompiendo un récord que ya ostentaba la universidad con sede en Canberra.
Los resultados de la investigación se publicaron en la revista Nature y detallan cómo se logró una eficiencia de conversión solar del 22,6 por ciento para una celda de un centímetro cuadrado mediante mejoras en las celdas solares de perovskita anteriores.
Las eficiencias de conversión de las celdas solares son una medida de la cantidad de energía solar disponible que una celda normalmente recibe a través de la luz solar que se puede convertir en electricidad útil.
Las celdas solares comercialmente disponibles actualmente están dominadas por diseños convencionales que utilizan obleas de silicio como material semiconductor principal.
Si bien las células solares de silicio se pueden producir de manera fácil y económica, dependen de los suministros de silicio ultrapuro, que han experimentado fluctuaciones de precios a medida que aumenta la demanda de silicio, y los diseños de las obleas son generalmente inflexibles y frágiles.
Las células solares de perovskita, que consisten en materiales livianos y flexibles, tienen el potencial de ser producidas a un costo más bajo y ser implementadas en una gama mucho más amplia de situaciones, incluida la incorporación directa en las superficies de estructuras como edificios y vehículos.
Dado que las células solares de perovskita pueden absorber diferentes partes del espectro solar, también se pueden combinar con células solares de silicio, apilándose para producir una célula "tándem" que puede lograr una mayor eficiencia operativa combinada, cercana al 30 por ciento.
El principal desafío para las células solares de perovskita ha sido su menor eficiencia independiente en comparación con las células solares de silicio y su tendencia a sufrir una degradación del rendimiento mucho más rápida cuando se exponen a las condiciones ambientales.
La investigadora de ANU y profesora coautora del informe, Kylie Catchpole, dijo al portal australiano de energía reneweconomy que el último logro representa un paso importante hacia las células solares de perovskita disponibles comercialmente. “Siempre estamos tratando de alcanzar la mayor eficiencia posible. La comercialización no ocurrirá sin una alta eficiencia”, dijo Catchpole.
“Pero también necesitamos un proceso barato. Este es un enfoque que definitivamente combina esos dos elementos de una manera diferente a cómo se ha logrado anteriormente”.
El equipo de investigación de ANU dijo que el nuevo diseño de celdas solares brindó un impulso a la eficiencia y facilitó la fabricación de las celdas.
La clave para el aumento de la eficiencia fue el descubrimiento por parte del equipo de investigación de un fallo no detectado previamente en los diseños anteriores de células solares de perovskita que ahora se ha rectificado por primera vez. “También hemos sido capaces de superar una pérdida de energía en una de las capas que los científicos no sabían previamente que estaba allí”, agregó la profesora Catchpole. "El modelo que hemos hecho muestra que esto era una limitación en los tipos anteriores de células solares".
El año pasado, un equipo de investigación independiente también estableció un récord de rendimiento para las células solares de dos lados, que permiten producir electricidad a partir de la luz que incide en ambos lados de las células solares.
La ANU también había establecido inicialmente un récord mundial de eficiencia para las células solares en tándem, utilizando células de silicio y perovskita apiladas juntas, logrando una eficiencia del 27,7 por ciento. El equipo de investigación australiano finalmente fue superado por un grupo de investigación con sede en Alemania, que logró con éxito una eficiencia de conversión del 29,8 por ciento.
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