domingo, 19 de junio de 2016

Un 20% de rendimiento en fotovoltaica basada en perovskita

Unas células fotovoltaicas de perovskita de bajo coste consiguen alcanzar un 20% de rendimiento.

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La energía solar fotovoltaica es una gran promesa a la hora de proporcionar electricidad de forma alternativa, sobre todo en países en donde haya casas unifamiliares y no haya impuestos al sol.
Sin embargo, este tipo de energía alternativa necesita de ciertos requerimientos si queremos que se imponga. Por un lado las células fotovoltaicas tienen que estar por encima de cierto rendimiento, estar hechas de elementos abundantes en la corteza terrestre y, además, ser baratas.
Una tecnología que cumple con los dos primeros requisitos es la de silicio. Pero esta tecnología requiere de tal grado de pureza, gasto de energía y precisión en los procesos de fabricación que hacen que sea cara. Sin embargo, esta tecnología tradicional ya es rentable y se amortiza en pocos años.
Una tecnología alternativa que siempre se ha propuesto es la que usa cristales de perovskita. El grupo de Michael Graetzel (EPFL) ha conseguido recientemente células de bajo coste hechas con este tipo de material que tienen un rendimiento del 20%, lo que las equipara a las convencionales.
Hasta ahora las células fotovoltaicas de este tipo cumplían con el bajo coste de fabricación y uso de elementos no escasos, pero no con el rendimiento. Este nuevo resultado cambia la perspectiva sobre el asunto para bien. Se espera que esta tecnología alcance aún más rendimiento en el futuro.
También es posible el uso de tecnología mixta que use un sistema multicapa de silicio y perovskita. Con este tipo de sándwich se alcanzan ya rendimientos que exceden el 30% y se espera llegar al límite del 44% en algún momento futuro. Estos sistemas serían rentables de usar incluso sin la necesitad de concentrar luz mediante sistemas ópticos.
Recordemos que la perovskita es un tipo de mineral que puede tener distintas composiciones y que el término define el tipo de estructura cristalina. El nombre proviene del geológo Lev Perovski, que descubrió el primer mineral natural de este tipo.
El prototipo ahora conseguido tiene el tamaño de una tarjeta SD y parece un trozo de vidrio común oscurecido en una de sus caras. Para su confección los investigadores mezclan distintos compuestos en forma líquida para formar una “tinta” con la que se pinta una cara del un vidrio conductor de la electricidad. Entonces, la disolución va formando perovskita que cristaliza cuando se aplica calor de forma moderada. Al final se obtiene una capa seca de cristales de perovskita sobre esa cara.
La parte complicada es conseguir que estos cristales absorban la máxima cantidad de luz y que esta se transforme en electricidad. Para conseguir el nuevo récord, estos investigadores consiguieron controlar el tamaño de grano de estos cristales, que además se ordenan en capas regulares y suaves. Entre otros trucos han usados técnicas de vacío para conseguirlo y así deshacerse de los componentes volátiles al ritmo deseado.
Sin embargo, hay un problema que hay que solventar. En estos cristales entra el plomo en su composición, metal pesado muy tóxico que no puede escapar al ambiente. Si el cristal no es estable entonces el plomo liberado puede contaminar el entorno. Por tanto se necesitan más estudios en este sentido.
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