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Células solares de nueva generación

Los paneles de silicio disponibles en el mercado a día de hoy representan aproximadamente el noventa por ciento de la producción total de paneles solares. No obstante, algunas tecnologías solares alternativas, como las películas delgadas (en particular, las células solares de perovskita), están experimentando un desarrollo acelerado.
Células solares de nueva generación
Las renovables se consideran la mejor fuente de energía de cara a reducir la contaminación y mitigar el cambio climático. Debido a sus posibilidades sin parangón, el empleo de la energía solar fotovoltaica (FV) se ha convertido en el centro de una intensa labor de investigación, desarrollo y despliegue, y ha transformado a la industria fotovoltaica en el mayor sector optoelectrónico a nivel mundial.

En el marco del proyecto MESO-SUPERCELLS (Novel meso-superstructured solar cells with enhanced performance and stability), financiado por la UE, se investigaron las células solares de perovskita con el propósito de poder prever los saltos en la potencia entrante. Las células solares de perovskita se basan en un absorbedor de perovskita de alta cristalinidad que posee una absorbencia elevada en el espectro visible y el infrarrojo cercano. Esta «célula solar mesosuperestructurada» (MSSC) presenta una pérdida energética excepcionalmente baja, a la par que una eficiencia en la conversión de potencia del 10,9 %.

Los investigadores pudieron constatar una mejora de la cristalización de la perovskita que aumentó la calidad del semiconductor y con ello tanto el rendimiento de la célula solar como la reproducibilidad. Esta labor también sacó a relucir la necesidad de conseguir películas delgadas policristalinas completamente homogéneas desde el punto de vista electrónico.

Los científicos intentaron asimismo profundizar en la comprensión de los procesos y mecanismos fundamentales que subyacen en el funcionamiento de este tipo de célula solar. Así, se estudiaron con detalle diferentes sistemas, lo cual reveló la necesidad de controlar los niveles de dopado para lograr una producción muy estabilizada en la salida. También se halló que las células mesoestructuradas desempeñan una función electrónica concreta, posiblemente responsable de la mejora del dopado de la perovskita.

Además, la cinética de la cristalización afecta a la dinámica de recombinación de las células solares de heterounión plana. Se halló que la recombinación se puede atajar drásticamente utilizando un agente de cristalización rápida, aunque el tamaño de grano sea generalmente pequeño. Los investigadores estudiaron asimismo el empleo de perovskitas sin plomo —a base de estaño y germanio— para evitar la toxicidad del plomo, así como la utilización de disolventes respetuosos con el medio ambiente para disolver los componentes de la perovskita.

Los resultados del proyecto MESO-SUPERCELLS contribuirán a que la comercialización de la tecnología de células solares de perovskita se haga realidad; con ello darán respaldo a las labores de investigación europeas dirigidas a conseguir energía más limpia y eficiente, al facilitar la obtención de electricidad solar fiable y «baja en carbono». Con este proyecto también se promociona la excelencia de la investigación europea al crear la comunidad de investigación fotovoltaica más potente en el campo de las células solares de tercera generación.

Estos logros permitirán luchar contra la pobreza energética y aumentar la prosperidad económica en todo el mundo, y suscitarán el interés especialmente de los tecnólogos, legisladores, ejecutivos y ecologistas del ámbito de la energía solar.

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Palabras clave

Células solares de perovskita, energía fotovoltaica, MESO-SUPERCELLS, célula solar mesosuperestructurada, películas policristalinas delgadas
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