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Las células solares de perovskita, cada vez más cerca del mercado

Con eficiencias de conversión excepcionales que superan el veinte por ciento, su relativa facilidad de fabricación y su bajo coste, las células solares de perovskita se posicionan como el producto estrella en el campo de la energía fotovoltaica. Gracias a una labor de investigación financiada por la UE, su viabilidad económica puede hacerse realidad.
Las células solares de perovskita, cada vez más cerca del mercado
La perovskita, consistente en una combinación de moléculas orgánicas y elementos inorgánicos, se emplea en células solares para capturar la luz del sol de manera semejante a las células de silicio habituales, y convertirla en electricidad.

Con eficiencias de conversión solar que ascienden hasta un veinte por ciento, las células solares de perovskita han atraído la atención de muchos científicos a nivel mundial, quienes han centrado sus estudios en averiguar los principios físicos que rigen este sistema de materiales. Unos investigadores belgas alcanzaron recientemente un valor récord de eficiencia en la superficie activa de unas células solares de perovskita de película delgada, midiendo sobre un área de apertura de dieciséis centímetros cuadrados.

Unas eficiencias y una estabilidad elevadas son esenciales para poder comercializar esta tecnología solar tan competitiva. Por ello, la futura labor debe centrarse en aspectos más fundamentales de la misma. Aun así, ciertos aspectos importantes relativos a la elaboración precisa de este material híbrido y su morfología a escala micrométrica y nanométrica permanecen mayormente inexplorados.

Los investigadores del proyecto financiado con fondos europeos PHOTON (Perovskite-based hybrid optoelectronics: Towards original nanotechnology), financiado por la UE, sintetizaron materiales novedosos a base de perovskita y desarrollaron técnicas analíticas nuevas con el propósito de profundizar en las propiedades de dichos materiales. Se desarrolló también un sistema de medición de cuatro sondas que permite medir con precisión la conductividad electrónica.

Los nuevos conocimientos adquiridos sobre la formación de las películas delgadas facilitarán un desarrollo coherente de células solares de perovskita de altas prestaciones que harán gala de una tecnología vanguardista. Las técnicas avanzadas de deposición de películas delgadas, como la deposición por láser pulsante, permiten preparar películas de espesor atómico y controlar la estequiometría y composición de los materiales. Una instrumentación sofisticada que monitoriza directamente el crecimiento de la película delgada permite a los investigadores seguir de cerca los procesos que tienen lugar durante la formación de dicha película.

Otros aspectos que es necesario resolver son el escalado y la optimización de los procesos de deposición, de cara a elaborar células solares de perovskita respetando su reproducibilidad. La escritura directa por láser es un método notablemente sencillo que permite fabricar sistemas micro o nanoestructurados de alto ordenamiento y funcionalidad a partir de una gama amplia de materiales. Este método tan versátil permite depositar materiales complejos como líquidos, pastas o sólidos con direccionalidad lateral.

Los investigadores emplearon una técnica muy versátil denominada transferencia directa inducida por láser, la cual permite imprimir a alta resolución a partir de toda una variedad de materiales funcionales. Esta técnica se utiliza también a menudo en las células solares de silicio para metalizar los electrodos de plata. El equipo de investigación describió en detalle todos los aspectos que se deben resolver en el revestimiento de conformado de electrodos micrométricos de nanopastas de plata sobre estructuras rugosas, y aportó nuevos datos sobre las propiedades morfológicas y electrónicas de los electrodos de plata depositados.

Cabe esperar que la investigación realizada en el marco del proyecto PHOTON dé lugar a diseños de células solares de perovskita cuyas prestaciones puedan superar a las tecnologías de silicio convencionales y dar un impulso a su comercialización.

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Palabras clave

Perovskita, células solares, PHOTON, formación de película delgada, escritura directa por láser
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