John Labram, de la Facultad de Ingeniería de la OSU (Oklahoma, EEUU), es el autor principal de dos artículos recientes sobre la estabilidad de la perovskita, publicados en las revistas Communications Physics y Journal of Physical Chemistry Letters, y participa en otro publicado en Science, en el que se presenta este aditivo molecular, consistente en en una sal basada en el compuesto orgánico piperidina y desarrollado en colaboración con investigadores de la Universidad de Oxford (Reino Unido), según informan desde Madri+d.
"Debido a su bajo costo, las células solares de perovskita tienen el potencial de comerle terreno a los combustibles fósiles y revolucionar el mercado de la energía", dice Labram. "Sin embargo, un aspecto poco comprendido de esta nueva clase de materiales es su estabilidad bajo una iluminación constante, lo que representa una barrera para su comercialización".
En los últimos dos años, el grupo de investigación de Labram ha construido un aparato experimental único para estudiar los cambios en la conductividad de los materiales solares a lo largo del tiempo. Así, han podido comprobar que la inestabilidad inducida por la luz se produce durante muchas horas, incluso en ausencia de contacto eléctrico, un hallazgo clave para mejorar la estabilidad y la viabilidad comercial de las células solares de perovskita.
Estas células pueden ser fabricadas a bajo costo a partir de productos químicos industriales y metales comúnmente disponibles y pueden ser impresas en películas flexibles de plástico y producidas en masa, lo que abarata considerablemente el proceso. Sin embargo, tienen el problema de ser algo inestables cuando las temperaturas aumentan y vulnerables a la humerdad; dos contratiempos muy importantes para un producto que necesita durar dos o tres décadas al aire libre.
"En general, para poder vender un panel solar en EEUU y Europa se requiere una garantía de 25 años", señala Labram. "Lo que eso significa en realidad es que la célula solar debe mostrar no menos del 80% de su rendimiento original después de 25 años. La tecnología actual, el silicio, es bastante buena para eso. Pero el silicio tiene que ser producido de forma costosa a temperaturas de más de 2.000 grados centígrados bajo condiciones controladas, para formar cristales perfectos y sin defectos, para que funcionen correctamente".
Las perovskitas, por el contrario, son altamente tolerantes a los defectos. "Pueden ser disueltas en un disolvente, y luego impresas a temperatura ambiente. Esto significa que podrían llegar ser producidas a una fracción del costo del silicio", explica Labram. Sin embargo, para que esto suceda, necesitan ser certificables con una garantía de 25 años. "Esto requiere que entendamos y mejoremos la estabilidad de estos materiales".
Células en tándem
Una de las vías seguidas para avanzar hacia ese mercado son las células solares en tándem, hechas tanto de silicio como de perovskitas y capaces de convertir una mayor parte del espectro de la luz solar en energía. Las pruebas de laboratorio en las células en tándem han producido eficiencias del 28%, y parece realista llegar a eficiencias del 35% o más, de acuerdo con el investigador.
"Las células en tándem podrían permitir a los productores de paneles solares ofrecer un rendimiento más allá de lo que el silicio por sí solo podría lograr", señala. "El enfoque dual podría ayudar a eliminar la barrera de entrada al mercado de las perovskitas, a la espera de que las perovskitas acaben actuando como células independientes". Las películas semitransparentes de perovskita también pueden ser usadas algún día en ventanas, o en invernaderos, convirtiendo parte de la luz solar entrante en electricidad mientras se deja pasar el resto.
"Cuando se trata de generación de energía, el costo es el factor más importante", concluye el científico. "El silicio y las perovskitas ahora muestran aproximadamente la misma eficiencia. A largo plazo, sin embargo, las células solares de perovskita tienen el potencial de ser fabricadas a una fracción del costo de las células solares de silicio. Y aunque la historia nos ha demostrado que la acción política sobre el cambio climático es en gran medida ineficaz, si se puede generar electricidad a partir de fuentes renovables a un costo menor que los combustibles fósiles, todo lo que habrá que hacer es fabricar el producto, y el mercado se encargará del resto".
