Vías para la fotovoltaica de perovskita

Los rápidos avances logrados con las células solares de perovskita -desde los primeros dispositivos operativos hasta eficiencias que rivalizan con la fotovoltaica de silicio comercial en poco más de una década- están bien documentados, y la industria solar espera que esta tecnología desempeñe un papel importante en su futuro.

La cuestión es cuándo. Por mucho que se hable de procesos de fabricación sencillos y baratos, aún no hemos visto dispositivos solares de perovskita producidos a una escala que les permita alcanzar una cuota de mercado significativa. Científicos de la australiana Universidad de Queensland examinaron las barreras tecnológicas que aún se interponen en el camino de la producción fotovoltaica de perovskita, desglosándolas en función de las necesidades de aplicaciones específicas.

En su artículo “Next-generation applications for integrated perovskite solar cells” (Aplicaciones de próxima generación para células solares integradas de perovskita), publicado en Communications Materials, el grupo esboza varios retos para la producción de materiales de perovskita, entre ellos la estabilidad a largo plazo y el uso de plomo. Aunque se ha argumentado que es improbable que la cantidad de plomo utilizada en las perovskitas tenga repercusiones importantes en la salud o el medio ambiente, el grupo señala aquí que la capacidad de ajustar el bandgap y controlar las partes del espectro luminoso que absorbe una célula es una propiedad importante para el desarrollo de aplicaciones comerciales, y que suele requerir una sustitución al menos parcial del plomo por estaño.

“Las perovskitas a base de estaño también presentan un tiempo de vida del portador, una longitud de difusión y una estabilidad menores”, explica el grupo. “Por lo tanto, deben explorarse estrategias alternativas para diseñar perovskitas de bajo bandgap, incluyendo la sustitución del Sn por otros metales estables y técnicas de pasivación superficial”.

Para las células en tándem de perovskita, en particular, es necesario desarrollar nuevos materiales de electrodo con mayor conductividad, y aquí el grupo recomienda aumentar los esfuerzos en la investigación de materiales de carbono para cumplir este papel.

Enfoques integrados
El artículo también describe las oportunidades que las perovskitas podrían ofrecer en términos de integración con otras aplicaciones, desde ideas más convencionales, como la fotovoltaica integrada en edificios, hasta otras menos exploradas, como módulos solares con almacenamiento integrado, dispositivos para la exploración espacial y dispositivos de muy alta eficiencia con tres o más células apiladas unas sobre otras.

En el ámbito de la integración en edificios, los dispositivos de perovskita ofrecen la posibilidad de un peso mucho menor y una mayor flexibilidad de forma, además de semitransparencia y otras propiedades deseables. Pero hay que desarrollarlas al tiempo que se superan los retos a los que se enfrenta la tecnología en cada caso.

“No hay duda de que los PSC tienen características atractivas para el desarrollo de BIPV”, afirma el grupo. “Sin embargo, el reto clave radica en hacer realidad todas las características siguientes en un solo sistema: alta PCE, excelente estabilidad del dispositivo y características de respuesta rápida”.