Fabricación más barata de células solares de buena eficiencia energética

Trabajando en la vanguardia de la investigación en células solares, unos investigadores han ideado un nuevo proceso para la fabricación de materiales fotovoltaicos de alta eficiencia que se muestra prometedor para su producción industrial a bajo costo.

El nuevo proceso utiliza materiales inspirados en la perovskita, que últimamente se están perfilando como una vía muy prometedora para traer al escenario industrial una nueva generación de células solares.

El término "perovskita" se refiere al mineral del mismo nombre, que fue descubierto en Rusia en la década de 1830. Las células solares inspiradas en la perovskita no se hacen con este mineral, sino que imitan su estructura cristalina, que ha demostrado ser altamente eficaz para recoger la luz y generar electricidad.

Los avances tecnológicos han permitido a los científicos crear cristales inspirados en la perovskita, con diferentes composiciones, que son adecuados para realizar diferentes funciones. La línea de investigación y desarrollo seguida por el equipo de Huanping Zhou, Yang Yang y Qi Chen, de la Universidad de California en la ciudad estadounidense de Los Ángeles (UCLA), está centrada en cristales inspirados en la perovskita hechos de materiales orgánicos e inorgánicos y que conforman una película delgada colocada entre dos electrodos.

Los investigadores idearon un proceso de fabricación de células solares utilizando esos materiales de manera más eficiente y rentable que lo conseguido con los métodos estándar actuales.

Hasta ahora, los ingenieros habían creado por lo general las películas del tipo descrito usando uno de dos procesos: O bien a partir de una solución de materiales orgánicos e inorgánicos que se utiliza para crear la película, o bien evaporando térmicamente los dos componentes juntos dentro de una cámara de vacío. Aunque las dos técnicas han tenido éxito en laboratorios de investigación, ambas son un reto para la producción industrial a gran escala. El proceso húmedo se traduce en una disminución de la calidad de la película, mientras que el proceso de vacío requiere un equipamiento caro y utiliza una gran cantidad de energía


El nuevo enfoque del equipo de la UCLA es un proceso basado en una solución ayudada por vapor, que produce eficazmente células solares inspiradas en la perovskita pero sin los defectos asociados con las otras técnicas.

El proceso ayudado por vapor incluye recubrir un sustrato con el componente inorgánico y luego tratarlo con un baño de vapor de moléculas orgánicas a aproximadamente 150 grados centígrados. El material orgánico se infiltra en la materia inorgánica y forma una película compacta de tipo perovskita que es significativamente más uniforme que las películas producidas por la técnica húmeda.


En las primeras pruebas, la técnica ha producido células solares con una tasa de conversión de energía de más del 12 por ciento, una tasa comparable o mejor que la de las células solares de silicio amorfo. Además, los investigadores de la UCLA están trabajando para mejorar el rendimiento. Igual de importante es el hecho de que el proceso, que en el laboratorio se utilizó para desarrollar células solares del tamaño de un sello de correos, parece tener potencial suficiente para ser ampliado de escala y permitir fabricar células solares más grandes para su uso en aplicaciones comerciales.

Las células solares inspiradas en la perovskita son una de las tecnologías de energía solar más prometedoras de la actualidad. Durante el último año, los incrementos de las células solares de tipo perovskita en la eficiencia de conversión de luz solar en electricidad han superado ampliamente a los incrementos conseguidos por otros materiales para energía solar. Ahora, con el nuevo proceso, la fabricación de células solares inspiradas en la perovskita puede ser más simple y económica.

En el trabajo de investigación y desarrollo también han participado Ziruo Hong, Gang Li, Yongsheng Liu, Song Luo, Hsin-Sheng Duan y Hsin-Hua Wang, todos de la UCLA.