En la búsqueda incansable de alternativas más eficientes y sostenibles para las crecientes demandas energéticas del mundo moderno, la perovskita aparece como un material de gran interés. Un material básico para la fabricación de paneles solares innovadores que podría cambiar para siempre el futuro energético de la humanidad.
¿Qué es la perovskita?
La perovskita es un mineral con una estructura cristalina particular, que sigue el patrón de la composición química del mineral de perovskita natural, denominado así por el mineralogista ruso Lev Perovski. La estructura cristalina de la perovskita se caracteriza por su disposición de átomos de una manera ordenada y repetitiva, lo que le confiere propiedades únicas y altamente deseables para aplicaciones tecnológicas, especialmente en el campo de la energía.
Como se puede ver, la perovskita de la que solemos hablar de forma genérica no es el propio mineral en sí mismo, cuya presencia en la Tierra de forma natural es escasa. Sin embargo, sí es posible producir en laboratorio un orgánico inorgánico con la misma estructura molecular de la perovskita y sus cualidades beneficiosas a nivel tecnológico.
La perovskita y la generación de energía
La perovskita se ha destacado principalmente en dos áreas clave: la fotovoltaica y la catalítica. En el ámbito de la energía solar, se utiliza en células solares de película delgada, donde su capacidad para absorber la luz solar y convertirla en electricidad la convierte en una alternativa prometedora a los materiales tradicionales, como el silicio. Además, su versatilidad permite su aplicación en diferentes tipos de dispositivos, desde paneles solares hasta células solares para aplicaciones portátiles.
En cuanto a su aplicación catalítica, la perovskita muestra un gran potencial en la producción de combustibles limpios y en la conversión de energía, como en la electrólisis del agua para la obtención de hidrógeno, un vector energético clave en la transición hacia una economía baja en carbono.
Los paneles solares de nueva generación: perovskita vs silicio
La comparación entre la perovskita y el silicio en la fabricación de paneles solares revela un equilibrio entre eficiencia, costo, durabilidad y disponibilidad de materiales. Si bien el silicio ha sido durante mucho tiempo el material dominante debido a su alta eficiencia y estabilidad probada, la perovskita ha surgido como una alternativa prometedora que podría cambiar el panorama de la energía solar.
En términos de eficiencia, el silicio ha demostrado consistentemente altos niveles de conversión de energía solar en electricidad, con paneles solares de silicio cristalino que pueden superar el 20% de eficiencia. Aunque la perovskita aún no alcanza estos niveles, es el material que más rápido ha desarrollado su eficiencia, pasando de un escaso 3,8% en el 2009 a algo más de un 20% de eficiencia en el 2014, en tan solo cinco años.
Cuando hablamos de eficiencia en el caso de los paneles solares, estamos hablando de la cantidad de energía que se transforma en energía eléctrica a partir de la energía solar que se captura. La eficiencia difícilmente supera el 30% en el caso de cualquier panel que se esté utilizando hoy por hoy a nivel práctico. En laboratorio se han conseguido eficiencias más altas, pero el 33% de eficiencia sigue siendo una barrera insuperable en la práctica. En física, ese 33% corresponde con el límite Shockley-Queisser que estableció cuál era la eficiencia máxima que se puede alcanzar con el tipo de tecnología utilizada con los paneles solares convencionales.
La perovskita es barata y ampliamente disponible
En cuanto al costo, la perovskita ofrece una ventaja potencial al utilizar materiales más abundantes y menos costosos en comparación con el silicio, lo que podría reducir significativamente los costos de producción. Queda por ver si en términos de durabilidad puede competir con los paneles solares de silicio, aunque ya ha demostrado ser una alternativa válida gracias a que ofrece algunas ventajas en lo que a formatos se refiere.
Finalmente, la disponibilidad de materiales también juega un papel importante en la elección entre la perovskita y el silicio. Mientras que el silicio es abundante en la naturaleza, la producción de silicio de alta pureza puede ser intensiva en recursos. Por otro lado, aunque la perovskita no es tan abundante como el silicio, los materiales utilizados en su fabricación a nivel industrial son más comunes y menos costosos, y no existe una demanda tan amplia de este material como del silicio, que es clave en cualquier sistema electrónico.
Un producto versátil para producir paneles solares
La versatilidad de la perovskita ha hecho que cada vez tenga más relevancia a la hora de producir paneles solares para usos específicos:
- Células solares tándem: La perovskita se utiliza en células solares tándem para mejorar la eficiencia global del panel solar al aprovechar una gama más amplia de longitudes de onda de luz solar.
- Paneles solares flexibles: La flexibilidad de la perovskita la hace ideal para paneles solares flexibles que pueden adaptarse a superficies curvas o irregulares, siendo ideales para aplicaciones en vehículos, dispositivos portátiles y estructuras integradas.
- Paneles solares semitransparentes: La perovskita se utiliza en la fabricación de paneles solares semitransparentes que permiten el paso parcial de la luz solar, siendo ideales para su integración en ventanas, fachadas de edificios y techos translúcidos.
- Células solares impresas: La perovskita es compatible con técnicas de fabricación de bajo costo y alta velocidad, como la impresión por deposición de capas delgadas, lo que la hace ideal para la producción de células solares impresas en masa para aplicaciones en dispositivos electrónicos portátiles, ropa inteligente, etiquetas RFID y otros productos de consumo.
- Energía solar en el espacio: Cada vez se está explorando más la capacidad para producir energía solar en el espacio y aprovecharla en vehículos espaciales o incluso enviarla más tarde a la tierra. La perovskita es un material versátil y ligero que permitiría crear paneles solares adaptados a muchos casos distintos gracias a las características mencionadas, y en lo que a la exploración espacial respecta, esto podría ser un plus muy importante.
