En un gran avance para el campo de la energía renovable, científicos han identificado una falla en la tecnología de los paneles solares y, basándose en este descubrimiento, prometen aumentar considerablemente su vida útil. Este progreso refuerza la importancia de la innovación en la búsqueda de soluciones sostenibles y eficientes para la generación de energía. La capacidad de extender la durabilidad de los paneles solares es un paso crucial hacia la reducción de costos y el aumento de la adopción de energía limpia en todo el mundo.
La investigación se centra en la mejora de la eficiencia y durabilidad de los paneles solares mediante el uso de haluros perovskitas, materiales que han demostrado tener un gran potencial en la captura de energía solar. Los haluros perovskitas se han convertido en una de las áreas más prometedoras de la fotovoltaica debido a su alta eficiencia de conversión de energía y su relativamente bajo costo de producción. Estos materiales tienen la capacidad de absorber una amplia gama de longitudes de onda de luz, lo cual los hace especialmente eficaces en la generación de electricidad.
El uso de haluros perovskitas en los paneles solares no es un concepto nuevo, pero el reciente descubrimiento de la falla y su solución potencial abren la puerta a una nueva era de innovación en la industria fotovoltaica. Los científicos están optimistas de que, con estos avances, los paneles solares podrán alcanzar una durabilidad mucho mayor, mejorando así su viabilidad económica y contribuyendo significativamente a los esfuerzos globales por adoptar energías renovables y combatir el cambio climático.
(KARUNADASA ET AL. 2023./)
Según la Oficina de Eficiencia Energética y Energías Renovables de Estados Unidos (EERE), los perovskitas “pueden descomponerse cuando reaccionan con la humedad y el oxígeno o cuando pasan tiempo expuestos a la luz, el calor o el voltaje aplicado”. Por lo tanto, para llevar esta tecnología de células solares de próxima generación al mercado, los científicos deben encontrar una manera de hacerlas más fiables.
Es aquí donde entra en juego la nueva investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong (HKUST). Publicado en la revista Nature Energy la semana pasada, el científico Yuanyuan Zhou y sus colegas de HKUST investigaron exactamente por qué las películas de perovskita de haluro metálico se degradan con el tiempo y si había un método para mejorar la estabilidad del material. Durante su investigación, el equipo descubrió una “estructura oculta” de concavidades superficiales en los granos de cristal individuales, lo que contribuía a la menor estabilidad de la película.
“Al desvelar las concavidades en la superficie de los granos, comprender sus efectos y aprovechar la ingeniería química para ajustar su geometría,” dijo Zhou en un comunicado de prensa, “estamos pioneros en una nueva forma de fabricar células solares de perovskita con eficiencia y estabilidad hacia sus límites”. Zhou añadió: “Nos intrigaron mucho las concavidades superficiales de los granos de perovskita cuando usamos microscopía de fuerza atómica para examinar los detalles estructurales de las películas de perovskita. Estas concavidades suelen estar enterradas debajo del fondo de la película y se pueden pasar por alto fácilmente”.
Los investigadores analizaron las películas y descubrieron que esta “estructura oculta” comprometía la continuidad física de la película, lo que causa que estos materiales se degraden rápidamente bajo intensa luz y humedad. Utilizando ácido sulfonico de tridecafluorohexano-1, un tipo de surfactante, el equipo pudo manipular las propiedades de la película, incluida su evolución de tensión y difusión de iones, y esencialmente construir una perovskita más resistente desde cero. Según los investigadores, este nuevo y mejorado material mostró grandes mejoras en las pruebas de ciclos térmicos, calor húmedo y seguimiento del punto de máxima potencia.
La microestructura es de vital importancia para las células solares de perovskita y otros dispositivos optoelectrónicos”, dijo Yalan Zhang, investigador postdoctoral en HKUST y coautor del estudio, en un comunicado de prensa, “y puede ser más compleja que los materiales convencionales debido a las características híbridas orgánico-inorgánicas de los materiales de perovskita”.
A pesar de que esta investigación ayuda a solucionar uno de los mayores obstáculos para llevar esas películas a un panel solar cercano, escalar la producción desde estos dispositivos especializados de laboratorio será un desafío gigantesco por sí mismo. Afortunadamente, sabemos que la estabilidad debilitada entre las células solares de perovskita es una falla reparable y no una característica inmutable.
