Si algo ha demostrado el año 2022 en España es que las energías renovables cada vez se utilizan más. De hecho, las últimas cifras registradas apuntan a una de ellas como la energía que más ha crecido en el país durante estos 12 meses. Y es que la fotovoltaica ha representado casi el 75% de los nuevos gigavatios que España ha sumado el pasado año. Este incremento resulta comprensible si se tiene en cuenta que las placas solares cada vez presentan modelos más versátiles, como las que se colocan como pegatinas.

Aunque para los distintos tipos de placas solares funcionen lo deben hacer en primer lugar las células solares. Estos dipositivos son los encargados de transformar la energía lumínica en eléctrica. Además, son uno de los principales motivos por los que la energía solar sigue viéndose superada por la eólica. El problema es que en la actualidad las células solares son muy poco eficientes: su promedio de conversión de la radiación solar en electricidad no supera el 15%.

Sin embargo, este porcentaje quedaría en nada el pasado mes de diciembre: científicos de la institución alemana Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) presentaron la placa solar más eficiente del mundo, una placa híbrida de silicio y perovskita que llegaba al 32,5%.

Panel de silicio y perovskita. Eike Koehnen/HZB nzz.ch

En esta ocasión, investigadores del centro de excelencia Exciton Science, en el que colaboran varias universidades australianas, también ha alcanzado una eficiencia de récord. Al igual que la HZB, recurrieron a la perovskita, dejaron a un lado el silicio, y añadieron plomo no halogenado para conseguir una eficiencia del 21%. Se trata de los mejores resultados que se han registrado para un dispositivo fabricado a partir de estas fuentes.

Placas solares más baratas

Los propios investigadores han definido este hito como "el primer uso eficaz de acetato de plomo para fabricar células solares de perovskita de formamidinio-caesio". Así es, una definición un tanto incomprensible para quien no esté familiarizado con este tema. Tal vez se entienda mejor de la siguiente forma: una nueva vía para encontrar en el mercado placas solares más duraderas y eficientes.

Placa solar de perovskita. Omicrono

De hecho, como en el Exciton Science no pretenden que sus novedosas células solares permanezcan dentro de la Universidad de Monash (Australia), donde tienen su sede, decidieron realizar un pequeño prototipo de panel solar con estas células. El resultado fue de un 18,8% de eficiencia, lo que demuestra que cuentan con una viabilidad suficiente como para poder fabricarlas a escala industrial.

Además de la eficiencia, los miniprototipos ofrecieron una gran estabilidad térmica. Y es que tras más de 3.000 horas a 65 ºC siguieron funcionando sin perder su eficiencia.

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Hay que entender que el récord no especifica que este panel solar sea el más eficiente del mundo, sino el más eficiente en su categoría, es decir, uniendo estos dos materiales. De hecho, hay varias incógnitas respecto a este logro, como por ejemplo los costes de la fabricación a nivel industrial de estos paneles.

Los autores, como no podía ser de otra forma, se mostraron satisfechos con los resultados obtenidos. "Utilizando acetato de plomo hemos podido obtener una película delgada de perovskita de formamidinio-caesio perfecta y de buena calidad". Así lo explicaba Jie Zhao, estudiante de doctorado de la Universidad de Monash y uno de los autores de este estudio que se ha publicado en la revista Energy & Environmental Science.

La placa solar en tándem que ha batido el récord de eficiencia Johannes Beckedahl/Lea Zimmerman/HZB Omicrono

Es cierto que esta célula no ha superado en eficiencia a la desarrollada por la HZB, ni siquiera en su primer intento, pero su innovación no se encuentra en el porcentaje alcanzado, sino en su fabricación.

La mayoría de investigaciones que se realizan acerca de las células solares suelen tener entre sus 'ingredientes' halogenuros de plomo; más en concreto, yoduro de plomo. "El yoduro de plomo debe tener una pureza del 99,99%, por lo que sintetizar células con este compuesto es muy caro", apunta otro de los autores, el profesor de la Universidad de Monash Wenxin Mao.

Una alternativa de fabricación

Que se haya conseguido un 18,8% con el prototipo de placa solar puede considerarse un hito si se tiene en cuenta que se trata de la primera célula solar que utiliza plomo no halogenado. En este sentido, Mao destaca que han proporcionado a la comunidad científica "una segunda forma de fabricar células solares de perovskita de alta calidad".

De esta forma, esta investigación supone un avance dentro de un material que, ya de por sí, se encuentra en pleno auge. Y es que las células solares de perovskita tienen un funcionamiento bastante similar a las que componen los paneles tradicionales. Por un lado, un semiconductor absorbe la energía solar iniciando así el flujo de electrones. Este se captura mediante el propio cableado y finalmente se consigue convertir en electricidad.

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De hecho, y a diferencia de la presentada por la HZB y los paneles solares tradicionales, el prototipo de los investigadores del Exciton Science no emplea silicio. Por tanto, la fabricación de estas placas solares con perovskita también exigirá menos, pues el silicio debe fundirse en hornos a unas temperaturas elevadas para posteriormente tallarlo y soldarlo. Por su parte, la perovskita se puede imprimir como si se tratase de una tinta, por lo que simplificaría y abarataría en gran medida la fabricación de los futuros paneles solares.

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