La energía solar se ha convertido en una de las fuentes de energía más prometedoras y sostenibles del entorno. Con avances constantes en tecnología, los paneles solares están mejorando su eficiencia y reduciendo los costos. Uno de los últimos avances en este campo son los paneles solares de perovskita, una tecnología innovadora que promete revolucionar la industria solar.
¿Cuándo podré comprar paneles solares de perovskita?
Nuestro producto serán nuestras células solares plug and play para módulos solares estándar. Estas células estarán basadas en nuestra tecnología fotovoltaica (PV) tándem perovskita-silicio propietaria, que rompe el límite de rendimiento de los materiales solares convencionales.
Esperamos que nuestro producto de células solares iniciales tenga una eficiencia de alrededor del 27%, y tenemos un plan para aumentar esto a más del 30%.
La alta eficiencia de nuestro producto significa que producirá un 20% más de energía en comparación con la tecnología PV convencional. Esto hace que nuestro producto sea particularmente atractivo para su uso en áreas con espacio limitado, como los techos residenciales.
¿Qué tan eficientes son los paneles solares de perovskita?
Estabilidad y Durabilidad
Las células solares de perovskita han demostrado eficiencias de conversión de energía competitivas (PCE) con un potencial para un rendimiento superior, pero su estabilidad es limitada en comparación con las principales tecnologías fotovoltaicas (PV). Las perovskitas pueden descomponerse cuando reaccionan con la humedad y el oxígeno o cuando pasan mucho tiempo expuestas a la luz, el calor o el voltaje aplicado. Para aumentar la estabilidad, los investigadores están estudiando la degradación tanto en el material de perovskita como en las capas de dispositivos circundantes. La durabilidad mejorada de las células es fundamental para el desarrollo de productos solares de perovskita comerciales.
A pesar del progreso significativo en la comprensión de la estabilidad y degradación de las células solares de perovskita, actualmente no son comercialmente viables debido a su vida útil limitada en funcionamiento. Las aplicaciones comerciales fuera del sector energético pueden tolerar una vida útil más corta, pero incluso estas requerirían mejoras en factores como la estabilidad del dispositivo durante el almacenamiento. Para la generación de energía solar a gran escala, las tecnologías que no pueden funcionar durante más de dos décadas es poco probable que tengan éxito, independientemente de otros beneficios.
Las primeras células de perovskita se degradaban rápidamente, volviéndose no funcionales en cuestión de minutos u horas. Ahora, varios grupos de investigación han demostrado duraciones de varios meses de funcionamiento. Para la producción comercial de electricidad a nivel de red, el objetivo es una vida útil operativa de al menos 20 años, y preferiblemente más de 30 años.
La comunidad de investigación y desarrollo (I+D) de perovskita PV está muy enfocada en la vida útil operativa y está considerando múltiples enfoques para comprender y mejorar la estabilidad y degradación. Los esfuerzos incluyen tratamientos mejorados para disminuir la reactividad de la superficie de perovskita, materiales y formulaciones alternativos para los materiales de perovskita, capas de dispositivos circundantes y contactos eléctricos alternativos, materiales de encapsulación avanzados y enfoques que mitigan las fuentes de degradación durante la fabricación y operación.
Un problema al evaluar la degradación en las perovskitas es desarrollar métodos de prueba y validación consistentes. Los grupos de investigación informan resultados de rendimiento basados en condiciones de prueba altamente variadas, que incluyen enfoques de encapsulación diferentes, composiciones atmosféricas, iluminación, polarización eléctrica y otros parámetros. Si bien estas condiciones de prueba variadas pueden proporcionar información y datos valiosos, la falta de estandarización dificulta la comparación directa de los resultados y la predicción del rendimiento en el campo a partir de los resultados de las pruebas.
¿Cuáles son las desventajas de las células solares de perovskita?
Las células solares se comercializan como una tecnología prometedora para generar energía limpia.
El papel del precio en la innovación:
Hace una década, se comercializaron células solares de silicio inorgánico eficientes. A pesar de su potencial, un cuello de botella significativo permaneció: el precio. Su costo total era significativo en comparación con la electricidad. Esto llevó al advenimiento de otras tecnologías de células solares basadas en películas delgadas de CdTe, CIGS, polímeros orgánicos de banda prohibida baja y tintes semiconductores. Todas estas tecnologías de células solares mostraron una reducción significativa de costos en comparación con las células solares de silicio, pero factores como la toxicidad, el uso de elementos raros y la baja eficiencia del dispositivo fueron suficientes para complementar con materiales fotovoltaicos alternativos.
Características únicas de las células solares de perovskita:
La perovskita híbrida orgánico-inorgánico ofreció excelentes propiedades adecuadas para la aplicación fotovoltaica. La perovskita es un material híbrido orgánico e inorgánico con una fórmula ABX3, donde A es un catión orgánico, B es un catión metálico y X es un anión haluro. La perovskita ampliamente investigada se sintetiza a partir de una combinación de yoduro de metilamonio (CH3NH3I) y yoduro de plomo (PbI2), lo que da como resultado triyoduro de metilamonio de plomo (CH3NH3PbI3). Algunas de las características importantes de estas perovskitas que las hacen altamente deseables como material fotovoltaico son su alto coeficiente de absorción, su baja energía de banda prohibida ajustable, sus defectos superficiales poco profundos, su baja energía de unión de excitones, su alta longitud de difusión de portadores de carga, su transporte equilibrado de electrones y huecos y su fácil procesamiento a bajo costo.
El aumento en la conversión de energía fotovoltaica:
Estas características únicas despertaron un mayor interés en la perovskita que ha impulsado un enorme trabajo realizado en un corto período de cuatro años. A su vez, la eficiencia de conversión de energía fotovoltaica de estas células solares híbridas orgánico-inorgánicas de perovskita aumentó del 6% a más del 22%. El aumento en la eficiencia se ha logrado mediante una mejora continua en las capas y la arquitectura del dispositivo, las técnicas de crecimiento de perovskita y el uso de perovskita de haluro mixto con propiedades electrónicas mejoradas.
Toxicidad y otros desafíos con las células solares de perovskita:
A pesar de tener el potencial de reemplazar las células solares basadas en silicio, con una fabricación de bajo costo y una alta eficiencia del dispositivo, las células solares de perovskita también enfrentan algunos desafíos importantes. La toxicidad del plomo en la perovskita es una cuestión de preocupación ambiental. Los esfuerzos en curso buscan encontrar un reemplazo para el plomo tóxico.
Además de la toxicidad, la estabilidad a largo plazo de las células solares de perovskita es un obstáculo importante para alcanzar su alto potencial. Estas células solares híbridas orgánico-inorgánicas de alta eficiencia son altamente sensibles a la humedad en el aire ambiente. La humedad provoca un efecto dominó de descomposición de la película de perovskita, lo que provoca la degradación del material y la pérdida de la propiedad fotovoltaica.
La temperatura también es un factor importante para las perovskitas, ya que se descomponen a altas temperaturas (> 90 ºC). El fenómeno de histéresis en el material de perovskita es otro problema crítico, que se ha estudiado y abordado ampliamente. Se han adoptado diversos métodos para reducir el comportamiento de histéresis en estos dispositivos.
Células solares de perovskita en dispositivos:
Incluso con problemas críticos, la perovskita promete ser utilizada en aplicaciones de dispositivos portátiles como teléfonos celulares, relojes, cámaras, que generalmente duran un par de años. Las células solares de perovskita pueden satisfacer los requisitos energéticos con su alta eficiencia de conversión de energía junto con una estabilidad decente del dispositivo durante un par de años con técnicas de encapsulación eficientes.
Células solares de perovskita en el espacio:
También tiene promesa en aplicaciones espaciales donde no hay humedad, lo que permite la producción de energía mediante una instalación de bajo costo y estabilidad a largo plazo (sin embargo, es necesario considerar el efecto de la radiación en el espacio, lo cual es un área de estudio actual). Con todos estos desafíos actuales y promesas futuras, los investigadores fotovoltaicos de perovskita están llevando a cabo investigaciones innovadoras para llevar esta tecnología de células solares de bajo costo al mercado.
Consultas habituales sobre los paneles solares de perovskita
- ¿Los paneles solares de perovskita son más eficientes que los paneles solares convencionales?
Sí, los paneles solares de perovskita tienen una mayor eficiencia en comparación con los paneles solares convencionales. Se espera que los paneles solares de perovskita tengan una eficiencia inicial de alrededor del 27%, lo que los hace un 20% más eficientes que los paneles solares convencionales. - ¿Cuánto tiempo duran los paneles solares de perovskita?
Actualmente, la vida útil de los paneles solares de perovskita es limitada debido a problemas de estabilidad y degradación. Sin embargo, los investigadores están trabajando para mejorar la durabilidad de estos paneles y se espera que en el futuro puedan tener una vida útil de al menos 20 años. - ¿Cuáles son los desafíos de las células solares de perovskita?
Las células solares de perovskita enfrentan desafíos como la toxicidad del plomo, la estabilidad a largo plazo y el fenómeno de histéresis. Los investigadores están trabajando en encontrar alternativas al plomo tóxico y mejorar la estabilidad de las células solares de perovskita para hacerlas comercialmente viables. - ¿Dónde se pueden utilizar los paneles solares de perovskita?
Los paneles solares de perovskita pueden ser utilizados en una variedad de aplicaciones, incluyendo dispositivos portátiles y aplicaciones espaciales. Sin embargo, debido a su sensibilidad a la humedad, no son adecuados para todas las aplicaciones.
Los paneles solares de perovskita representan un avance emocionante en la tecnología solar. Con una mayor eficiencia y un potencial para reducir los costos, estos paneles podrían revolucionar la industria solar en un futuro cercano. Sin embargo, aún se enfrentan a desafíos como la estabilidad y la toxicidad del plomo. A medida que los investigadores continúan trabajando en estas áreas, es posible que veamos paneles solares de perovskita más duraderos y seguros en el mercado en los próximos años.