Células fotovoltaicas transparentes: el futuro está claro
La Unión Europea (UE) está en transición hacia un sistema energético limpio, asequible, sostenible y competitivo. Las energías renovables, como la solar, desempeñan un papel fundamental en el impulso de esta transición y la reducción de la dependencia de la UE de los combustibles fósiles. A fin de maximizar la cuota de energía renovable en los sectores de la construcción y las vías urbanas, se debe seguir desplegando la energía fotovoltaica (FV). «Cuando sea posible, es preferible desplegar paneles solares en superficies construidas, para evitar la artificialización de los terrenos abiertos, del uso del suelo o la reducción de los espacios naturales. Sin embargo, la integración de los módulos FV no siempre resulta un acierto estético, lo cual provoca problemas de aceptación social tanto por parte de los responsables de la toma de decisiones como del público», señala Frédéric Sauvage, director de investigación del Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS, por sus siglas en francés) de Francia y coordinador del proyecto. Ello se debe a que las tecnologías FV son opacas o semitransparentes y solo pueden instalarse en tejados o en fachadas no transparentes o semitransparentes. El equipo del proyecto IMPRESSIVE, financiado con fondos europeos, se ha propuesto desarrollar células FV transparentes que puedan integrarse a gran escala, por ejemplo, en ventanas de edificios. «Nuestro objetivo era desarrollar una tecnología FV que fuese totalmente no intrusiva: estéticamente agradable, absolutamente transparente e incolora, a la vez que eficiente y rentable», añade Sauvage.
Células solares de perovskita de banda ancha y sensibilizadas con colorante
La intención de IMPRESSIVE era que la tecnología fotovoltaica convirtiera la luz de forma selectiva, más allá de la sensibilidad del ojo humano. Para ello, el equipo del proyecto ha desarrollado dos absorbentes: un absorbente ultravioleta (UV) y eficiente basado en células solares de perovskita; y un absorbente de infrarrojo cercano (NIR, por sus siglas en inglés) basado en células solares sensibilizadas con colorante. Todo ello allanó el camino para obtener una pantalla FV en tándem totalmente transparente e incolora. «Al combinarlas, esas tecnologías convierten la energía solar con una eficiencia de conversión energética (ECE) del 14 % y un nivel de transmitancia visible media (AVT, por sus siglas en inglés) superior al 55 %. La tecnología separada permite alcanzar una ECE de hasta el 8 % y un nivel de AVT de hasta el 80 %, que corresponden al mismo resultado que en una ventana de doble acristalamiento», confirma Sauvage.
Una ventana que produce una electricidad totalmente descarbonizada
En el proyecto IMPRESSIVE se demostró que la perovskita UV semitransparente puede alcanzar más del 10 % de ECE con una AVT de aproximadamente el 60 %. «Demostramos, gracias a nuestra composición específica y a la arquitectura del dispositivo, la posibilidad de superar el protocolo de prueba de envejecimiento acelerado IEC61646, lo cual representa la solución a un obstáculo importante de cara a la industrialización», destaca Sauvage. Al mismo tiempo, el CNRS ha patentado una novedosa familia de nuevos sensibilizadores selectivos al NIR, lo cual ofrece tanto un mayor rendimiento como estabilidad y logra una excelente transparencia cuando se integran en células solares sensibilizadas con colorante específicamente optimizadas. «Nuestra ventana FV permite reducir el consumo de aire acondicionado durante el verano y de calefacción durante el invierno en edificios y casas particulares. Todo ello gracias a la tecnología interna con absorción específica en una parte del NIR (entre 800 y 1 000 nm) y a la reflectividad en la otra región del NIR (superior a 1 000 nm). Ofrecemos una ventana que produce electricidad totalmente descarbonizada mediante la luz solar», concluye Sauvage. En comparación con la tecnología FV producida actualmente, que requiere cristales individuales de alta calidad que incluyen múltiples pasos de purificación al vacío o a altas temperaturas (más de 1 000 °C), la tecnología de IMPRESSIVE es un proceso de solución y, por lo tanto, es más respetuosa con el medio ambiente en cuanto al tiempo de retorno energético, inferior a 3 meses, y a las emisiones de CO2. Con el fin de sustituir las ventanas pasivas por ventanas productoras de electricidad, el proyecto trabaja activamente para seguir mejorando el rendimiento de ambas tecnologías y conseguir la madurez de esta tecnología FV clara con vistas a su industrialización.
Palabras clave
IMPRESSIVE, FV, fotovoltaica, células fotovoltaicas transparentes, células solares de perovskita, absorbente de infrarrojo cercano, electricidad descarbonizada, panel solar, ventanas, energía, solar
