La empresa china LONGi ha batido el récord de eficiencia de una célula fotovoltaica con un contundente 33,9%. La fabricación con perovskitas, el santo grial de la tecnología solar, sigue dando alegrías a la industria, que al combinarlas con silicio, ha logrado superar por primera vez el límite teórico de las células convencionales de unión simple.
Récord mundial de eficiencia. Las células fotovoltaicas de silicio cristalino y perovskita han alcanzado un 33.9% de eficiencia o capacidad de conversión de luz solar en electricidad. El "material milagroso" ha recorrido un largo camino desde que, en 2009, la primera célula fabricada con perovskitas logró una eficiencia del 3,8%.
Los dos últimos años han sido particularmente emocionantes para el sector. Los investigadores de Helmholtz-Zentrum en Berlin fueron los primeros en rozar una eficiencia del 30% con células tándem silicio-perovskita a finales de 2021. En el verano de 2022, la escuela EPFL de Lausana, en Suiza, los superó con un 31,3%. HZB recuperó el récord en abril de 2023 con un 32,5%, pero el laboratorio fotovoltaico de KAUST, en Arabia Saudí, se lo arrebató al mes siguiente.
Superando el límite teórico de las células comerciales. El nuevo récord de 33,9% de la empresa china LONGi no está muy lejos del anterior. Un 33.7% había logrado la universidad KAUST en mayo de 2023. Sin embargo, el récord de LONGi es un hito muy especial para las células de silicio y perovskita porque deja atrás el límite teórico de las células solares de unión única, que son las más usadas.
Se conoce como el límite de Shockley-Queisser y fue fijado en 1961 en un 33,7%. Se calculó imaginando una célula con una banda prohibida de 1,34 eV, óptima para la distribución espectral de la luz solar. Con los años, los paneles de unión simple de silicio cristalino se han ido acercado a este límite, que finalmente ha sido superado por otros materiales. El límite teórico de eficiencia de las células tándem de silicio cristalino y perovskita es del 43%.
El tándem silicio-perovskita. Las perovskitas son una familia de materiales sintéticos semejantes al mineral del mismo nombre, que tiene una estructura cristalina. Las células o películas de semiconductores fabricadas con silicio cristalino y perovskita son atractivas por su capacidad de absorber de luz, pero también por su flexibilidad, facilidad de fabricación y precio.
En cambio, su durabilidad ha sido tradicionalmente el principal motivo de preocupación. Las primeras células de perovskita, desarrolladas entre 2009 y 2012, aguantaban apenas unos minutos. Ahora tardan miles de horas en degradarse, pero su durabilidad y fiabilidad siguen por debajo de las células más convencionales.
Un futuro prometedor. Las perovskitas pueden ser "sintonizadas" para absorber luz en el espectro visible e infrarrojo cercano, por lo que estas células tándem pueden producir electricidad de manera más consistente a lo largo del día y en diferentes condiciones climáticas. Hay quien se plantea incluso convertir nuestras ventanas en paneles solares gracias a este material, pero la fase comercial de su desarrollo todavía está por despegar.
No tardaremos en verlo. La startup británica Oxford PV, derivada de la Universidad de Oxford, ya está en el proceso de comercializar la tecnología, y planea comenzar la producción a gran escala en una planta alemana a finales de este año. Los paneles solares de silicio han alcanzado sus límites físicos, pero la energía solar tiene un futuro prometedor con las perovskitas.
Imagen | Helmholtz-Zentrum Berlin
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