¿Conoces la perovskita, el nuevo material de moda? Las células solares de silicio son una tecnología consolidada para la generación de electricidad a partir del sol. Pero necesitan mucha energía para producirse, son rígidas y pueden ser frágiles.
Sin embargo, una nueva clase de célula solar está igualando sus prestaciones. Y lo que es más, ahora puede imprimirse con tintas especiales y envolverse con flexibilidad en superficies irregulares.
Han desarrollado la primera célula solar enrollable y totalmente imprimible del mundo fabricada con perovskita, un material mucho más barato de producir que el silicio. Si además conseguimos mejorar su eficiencia, esto apunta a la posibilidad de fabricar células solares más baratas a una escala mucho mayor que nunca».
Las células solares de silicio que tanto conocemos tienen una limitación importante. Si se fabricaran suficientes para cubrir nuestras necesidades, podríamos quedarnos sin los materiales necesarios para fabricarlas en 2050. Así que necesitamos algo nuevo, y mucho. La célula solar de perovskita está surgiendo para llenar ese vacío.
¿Qué es la perovskita?
La perovskita es una estructura cristalina hecha con componentes inorgánicos y orgánicos, que debe su nombre a Lev Perovski, un experto ruso en minerales de los siglos XVII y XVIII.
Las células solares de perovskita aparecieron por primera vez en laboratorios de investigación en 2012 y llamaron la atención de los investigadores por dos factores: su capacidad para convertir la luz solar en electricidad y la posibilidad de crearlas a partir de una combinación de tintas.
En los laboratorios de investigación, utilizando métodos de producción muy controlados en entornos en los que el oxígeno y el agua se eliminan por completo, las células solares de perovskita pueden ahora igualar la generación de electricidad de las células solares de silicio. Se trata de un logro notable.
Pero aún no se han fabricado a escala comercial células solares de perovskita baratas que prescindan del silicio. ¿Qué pasaría si estos materiales pudieran fabricarse con los mismos procesos que utilizamos para imprimir envases ordinarios?
Se ha demostrado recientemente que se puede introducir un rollo de película de plástico en una imprenta y que del otro extremo salen células solares de perovskita que funcionan. Sin embargo, no es tan sencillo como verter tinta en una impresora de sobremesa.
Por un lado, los científicos han descubierto que, para alcanzar eficiencias récord, las capas de semiconductor y perovskita de esta nueva forma de célula solar deben ser extremadamente finas: entre 50 y 500 nanómetros (unas 500 veces más pequeñas que un cabello humano).
Además, las tintas utilizadas para imprimirlas requerían disolventes muy tóxicos. Pero, tras muchos años de esfuerzo, hemos formulado tintas sin disolventes tóxicos que son compatibles con el proceso de recubrimiento de troquel ranurado, una técnica industrial consolidada utilizada originalmente para la producción de película fotográfica.
¿Cómo funcionan las células solarer de perovskita?
La capa de perovskita impresa genera electrones libres a partir de la energía proporcionada por la luz que incide sobre ella. A continuación, el semiconductor impide que la perovskita reabsorba estos electrones con una buena eficiencia de conversión de energía (la relación entre la potencia óptica de entrada y la potencia eléctrica de salida).
Quedaba un problema: cómo extraer la carga eléctrica. En el pasado, esto se conseguía calentando oro en el vacío hasta que se evaporaba y capturando el vapor en la célula solar de perovskita para formar electrodos.
Por eso se ha creado una tinta de carbono compatible tanto con el material de perovskita como con el proceso de recubrimiento de troqueles de ranura. El resultado son grandes volúmenes de células solares flexibles y enrollables que salen de la imprenta listas para generar energía.
