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 Las clulas fotovoltaicas de perovskita mejoran su rendimiento |
29/04/2014
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 Las clulas fotovoltaicas de perovskita han pasado de un rendimiento del 4% al 16% en unos pocos aos y son una buena promesa para la energa solar.
Segn el Programa de Medio Ambiente de las Naciones Unidas el 44% de potencia elctrica instalada el ao pasado en el mundo fue de naturaleza renovable, pese a que la inversin en este tipo de fuentes de energa cay un 14%. Los costes de las instalaciones elicas y solares han cado fuertemente y se espera que lo hagan ms en el futuro. Este tipo de energas ya son competitivas y rentables en algunas de sus versiones.
Una de las formas de energa solar que se ha abaratado mucho es la energa solar fotovoltaica. Una instalacin para una casa unifamiliar ya es rentable y amortizable en pocos aos si no se emplean bateras y se usa la red normal cuando no hay sol.
Normalmente se usan clulas de silicio para este fin, pero desde hace unos aos se investiga con otras tecnologas. El silicio ya tiene de un moderado a un alto rendimiento, pero es caro de producir. El problema es que hay que fundirlo y luego fabricar monocristales de los cuales se cortan las obleas.
Ahora se aprovecha muy bien este material y las obleas son muy finas, pero para fundir silicio se necesita mucha energa. Esta es la razn por la cual una clula solar tarda unos pocos aos en suministrar la energa que se necesit para fabricarla. La gran ventaja del silicio es que es un elemento muy abundante que se puede obtener de simple arena que contenga cuarzo.
Las tcnicas que permiten conseguir clulas fotovoltaicas (CF) de alto rendimiento, como las multicapas de arseniuro de galio, son todava muy caras y slo se utilizan en satlites artificiales. Adems, algunos elementos que se usan en estas clulas no son abundantes en la corteza terrestre.
Una lnea de investigacin es usar polmeros (plsticos) para la confeccin de CF. Pese a los problemas de resistencia frente a los rayos UV y bajo rendimiento, se ha conseguido avanzar en este tema. Otra lnea usa pigmentos y cristales de xido de titanio, que es muy barata, pero su durabilidad es escasa.
La lnea en la que nos vamos a centrar en este artculo es en la que se usan perovskitas. Las perovskitas toman el nombre de un mineral hallado en los Urales, pero hay perovskitas de muchos tipos. Bsicamente una perovskita es un compuesto que adopta una determinada estructura cristalina. As por ejemplo, los superconductores de alta temperatura, como el YBaCuO, son perovskitas.
El caso es que determinadas perovskitas presentan propiedades fotovoltaicas y, lo que es mejor, no necesitan de procesos de fundido y alta temperatura para hacer crecer sus cristales. Basta usar tcnicas hmedas de disolucin de tipo impresin o evaporativas para conseguirlo. Adems pueden ser sintonizadas para que absorban mejor una determinada parte del espectro solar. Esto permite la obtencin de clulas multicapas baratas de alto rendimiento, al menos en teora.
En la prctica la situacin promete, pues se ha pasado de un rendimiento del 3,8% en 2009 al 16% actual, una mejora mucho ms rpida que con otras tcnicas. En el National Renewable Energy Laboratory (NREL) se ha venido investigado esta lnea durante los ltimos aos con bastante xito.
La gran ventaja de este tipo de materiales para esta aplicacin es que difunden los fotones de luz una mayor distancia a lo largo de la clula, lo que reduce la posibilidad de que los electrones se recombinen con sus agujeros y se pierda corriente elctrica. La longitud de difusin es 10 veces mayor que la longitud de absorcin. Esta caracterstica permite pensar en dispositivos de alta eficiencia y bajo coste.
En el NREL predicen que habr dos caminos posibles para el desarrollo de esta tecnologa. En uno se tratar de mejorar el rendimiento independientemente del costo y en el otro de abaratar lo mximo posible las CF que se obtengan. Caminos que quizs converjan en el futuro. Hay varios laboratorios en el mundo en los que se investiga en este campo.
Se estima que el mximo rendimiento en este tipo de materiales se sita en un 31%, pero en clulas multicapas se superara esta eficiencia.
La meta prctica que quieren alcanzar en el NREL es del 28%. Este laboratorio ya ha tenido xito con materiales ms convencionales al alcanzar un 31,1% de eficiencia real en sistemas de concentracin con clulas de arseniuro de galio indio y fsforo.
(construnario.com)
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