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Una técnica de producción fotovoltaica nueva para reducir costes y aumentar la estabilidad

Las células solares de Perovskita son baratas de producir y sencillas de fabricar. La mejora de su eficacia, tal y como acaba de lograr un proyecto respaldado por la Unión Europea, aumenta su atractivo aún más como fuente alternativa de energía.
Una técnica de producción fotovoltaica nueva para reducir costes y aumentar la estabilidad
Una celda fotovoltaica de perovskita tiene como capa activa de captación de la luz un compuesto estructurado de perovskita, normalmente un material de haluro de plomo o latón orgánico inorgánico híbrido. Los materiales de perovskita, como los haluros de plomo de metilamonio, son baratos de producir y su fabricación no entraña grandes complicaciones. Estos materiales fácilmente sintetizables se consideran el futuro de las células fotovoltaicas debido a que su estructura hace posible crear sistemas fotovoltaicos eficientes y de bajo coste.

Dos parámetros importantes para la comercialización de las células fotovoltaicas de perovskita son la estabilidad y la eficacia. El proyecto financiado con fondos europeos GOTSOLAR reunió a químicos y técnicos de Suiza y Polonia que demostraron unas células con muchos menos defectos estructurales de los que cabría esperar. El equipo explicó que la mejora inesperada del rendimiento fotovoltaico se observó al utilizar perovskitas producidas mediante nanoquímica en la construcción de una célula fotovoltaica normal. En lugar de producir las perovskitas mediante métodos de disolución tradicionales, el equipo las creó por amolado.

La investigación se encuentra a la vanguardia de la nanoquímca, un campo de la ciencia en rápida evolución dedicado a las reacciones que se producen directamente entre compuestos de fase sólida al activarse mediante fuerzas mecánicas.

Tal y como explican en su última nota de prensa, las perovskitas son un grupo grande de materiales de fórmula química general ABX3 y que se caracterizan por presentar una estructura cristalina cúbica. Los átomos de A están ubicados en el centro del cubo, en medio de cada pared hay un átomo de X y los vértices están ocupados por los átomos del elemento B. El nombre de este grupo de materiales se deriva de un mineral natural, el titanato de calcio (CaTiO3), denominado perovskita en honor del geólogo ruso Leo Perovski.

«Con el tiempo se ha hecho patente que las propiedades fisicoquímicas de este material pueden mejorarse sustituyendo el calcio el titanio y el oxígeno por otros elementos. Hoy en día, el compuesto más estudiado del grupo de la perovskita es el (CH3NH3)PbI3. En este material, los iones de calcio, titanio y oxígeno se sustituyen por iones de metilamonio (en la posición A), plomo (en la posición B) y yoduro (en la posición X).

El proyecto fue el primero en mostrar que el compuesto puede producirse mediante reacciones mecanoquímicas de perovskita mezcladas, esto es, aquellas en las que se alternan distintos tipos de iones en la posición A. Esto es importante debido a que la alteración minuciosa de la composición química de los materiales de perovskita permite adaptarlos a aplicaciones fotovoltaicas, catalíticas y de otros campos de la ciencia y la tecnología.

La cantidad de carga eléctrica que se acumula en los límites de cada capa de la célula es una de las características definitorias de su calidad. Si se acumula en exceso la célula se degradará con mayor rapidez. Los responsables del proyecto acaban de anunciar que las perovskitas obtenidas mediante mecanoquímica forman una capa muy homogénea que reduce los defectos estructurales que menoscaban el correcto funcionamiento de la célula. Como resultado se obtiene una reducción en la carga depositada en la superficie.

Además de lograr un recubrimiento muy homogéneo, este era también muy delgado, y el equipo mostró que sus células eran capaces de funcionar con eficacia con una capa de apenas unos trescientos nanómetros. Desde GOTSOLAR se indica que este recubrimiento tan fino reducirá el coste de producción de células por unidad. Su nuevo proceso dota de mayor estabilidad a las células y podría abaratar su producción sin reducir su eficacia.

El proyecto GOTSOLAR (New technological advances for the third generation of Solar cells) propone métodos revolucionarios para el desarrollo de PSC de gran eficiencia, duración y seguridad medioambiental.

Para más información, consulte:
Página web del proyecto en CORDIS

Fuente: Basado en información del proyecto y en artículos aparecidos en medios de comunicación

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