Científicos de Colombia y España desarrollan una metodología que muestra en tiempo real el rendimiento de las celdas solares de perovskita

Esteban Velilla Hernández, estudiante de doctorado en ingeniería de materiales de la Universidad de Antioquia; Franklin Jaramillo, doctor en química, y el profesor Iván Mora Seró, del Instituto de Materiales Avanzados de la Universitat Jaume I, en España, han desarrollado una metodología para analizar las células de perovskita que permite monitorear su desempeño en tiempo real e identificar los mecanismos de degradación.

El nuevo estudio, publicado en la revista Nature Energy, aprovecha esta variabilidad de las condiciones exteriores, como por ejemplo los diferentes grados de iluminación que implica el ciclo noche-día para, no solo monitorizar la evolución de los módulos solares, sino para relacionar esta evolución con los diferentes procesos físicos. “Esto permitirá mejorar la optimización de esta tecnología de cara a su futura comercialización, además de poder extenderse a otros tipos de tecnologías fotovoltaicas”, explica el equipo de la investigación.

Según Jaramillo Isaza, esta metodología se basa en la evaluación del factor de idealidad, que muestra el comportamiento ideal de un dispositivo desde el punto de vista eléctrico para monitorizarlo al aire libre. Lo correlacionaron con otro parámetro llamado “T80”, utilizado para medir las tecnologías que funcionan al aire libre. El T80 es el tiempo que tarda un dispositivo en condiciones reales de funcionamiento en bajar hasta el 80% de su funcionamiento, el tiempo de referencia industrial que se utiliza para determinar si es bueno o malo.

“El factor de idealidad, que es lo que encontramos como factor para establecer el rendimiento en tiempo real de la tecnología, nos permitirá entender lo que ocurre dentro del dispositivo, los fenómenos y mecanismos de degradación de la célula. El T80 muestra el periodo de degradación del dispositivo”, explicó Franklin Jaramillo, doctor en química.

Gracias al Laboratorio de Células Solares de la Universidad de Antioquia, ubicado en el Centro de Investigaciones de la Universidad, las pruebas que inicialmente estaban previstas para los laboratorios se realizaron en mini módulos solares expuestos a la intemperie día y noche.

“Algo muy significativo es que todos los análisis y resultados se realizaron al aire libre. Con esta metodología, no sólo observamos el rendimiento de estos dispositivos, sino que los relacionamos con factores de degradación que estaban recogidos en la literatura científica y que no se habían producido hasta ahora. Esa ha sido otra de las grandes aportaciones: ver lo que ocurría con el dispositivo en tiempo real”, señala Esteban Velilla, cuyas prácticas de doctorado en la universidad española impulsaron el proyecto de investigación.

Este método propuesto por los investigadores proporciona una nueva comprensión de los procesos de degradación en las células exteriores, algo fundamental para la aplicación comercial de los paneles solares de perovskita. También proporciona información para una mejor interpretación y comprensión de los datos.

Según el investigador Franklin Jaramillo, es la primera vez en el ámbito científico que se explora esta metodología de análisis para predecir en tiempo real y en el futuro el comportamiento de esta u otra tecnología fotovoltaica.

Los investigadores explican que sus células solares de perovskita se encuentran en el nivel 5 de preparación tecnológica. El objetivo es alcanzar el 7 en los próximos años.

“Está muy cerca de llegar a comercializarse en el mundo. Se han creado spin-offs para dar un paso más. Queremos pensar en una estrategia de transferencia de conocimiento a través del desarrollo de materiales y tecnología porque probablemente es difícil crear una empresa de manufactura en Colombia”, reiteró Jaramillo Isaza.

El científico agregó que algún desarrollo con perovskita podría verse en el mercado en unos tres o cinco años; quizás algo pequeño o preliminar que represente un paso importante en las estrategias de comercialización.

Los investigadores destacaron que este avance fue posible gracias a la literatura científica sobre el tema y a otras investigaciones realizadas por pares académicos que sirvieron de referencia, además del trabajo de colaboración con la Universitat Jaume I.