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Las células solares de perovskita tendrían un rendimiento de un 15% y un precio de mercado de sólo 0,15 dólares el vatio.

El esfuerzo que se ha hecho en investigación y desarrollo sobre energía solar fotovoltaica en los últimos años ha sido muy importante. Tanto que ha sido imposible hacer un seguimiento fidedigno del fenómeno en esta modesta web, pues muchos de los hallazgos no han sido mostrados aquí. Uno de ellos ha sido el avance reciente en el uso de perovskitas como material fotovoltaico. A raíz de una nota en Science repasamos ahora en qué consiste este asunto.
La energía solar fotovoltaica esta generalmente basada en el silicio como material semiconductor. Es la tecnología comercializada para la vida cotidiana y es la más antigua. Pero no es la única.
También está la tecnología mullticapa de semiconductores exóticos de arseniuro de galio, como los usados en la noticia de la que nos hacíamos eco hace unos días sobre el nuevo récord en este campo. Estas células son muy caras y comercialmente sólo se usan en satélites y en sistema experimentales con concentración. Además, algunos de sus elementos no son abundantes en la corteza terrestre.
Por el lado experimental están las células basadas en tintes, que, de momento, tienen un rendimiento muy bajo y presentan problemas de estabilidad en el tiempo. Además estarían las células de polímeros (plásticos) que no terminan de despegar, principalmente por los mismos motivos que las anteriores. La ventaja de estos dos últimos tipos es que serían células muy baratas. Si se solucionaran sus problemas de estabilidad lo podrían compensar por su bajo precio por vatio instalado. Pero este momento todavía no ha llegado.
Para que empiece a considerarse que una célula solar tenga un rendimiento que merezca la pena este debe de estar por encima del 10% como mínimo.
Las células de silicio tienen un precio que está ya está un poco por debajo del dólar por vatio. Su rendimiento va del 6% al 22% dependiendo de su calidad y de si están hechas de silicio amorfo, policristalino o monocristalino.
Las células de perovskitas tendrían un rendimiento de un 15% (casi igual que el silicio), pero lo mejor de ellas es su bajo precio, ya que este podría alcanzar en el mercado sólo los 0,15 dólares el vatio. Es decir, esta tecnología, que todavía no ha llegado al mercado, tendría una eficiencia tan buena como el silicio, pero a un precio muy inferior.
El término perovskita no hace referencia a un compuesto, sino a su estructura cristalina. Así por ejemplo, los famosos superconductores de alta temperatura son también perovskitas, pero no tienen nada que ver con esto. Esta estructura cristalina es un arreglo específico en el que los átomos forman cubos y rombos.
En este caso que relatamos ahora se trata de perovskitas de compuestos como el óxido de calcio-titanio. La ventaja es que estas estructuras de perovskita pueden ser diseñadas para absorber muy bien los fotones de luz y se producen pocas pérdidas entre los electrones y huecos que estos generan.
Estas perovskitas no convierten la luz en electricidad ellas solas, sino que necesitan de semiconductores. El diseño tradicional consistía en unos semiconductores en forma de microburbujas que eran recubiertas por una capa de perovskita y por encima se depositaba otra capa semiconductora.
Sin embargo, el año pasado Henry Snaith (University of Oxford) consiguió hacer que este diseño funcionara mejor con microburbujas de material aislante en lugar de semiconductor. Ahora, este mismo investigador ha conseguido hacer que funcione tan bien como antes suprimiendo la capa de microburbujas totalmente. Para ello ha usado el típico sistema de crecimiento por deposición de vapor, método que es bastante económico. Publicó sus resultados en Nature recientemente.
La única pega que se ha encontrado a esta nueva tecnología solar es que las perovskitas tienen tendencia a degradarse cuando son expuestas a luz ultravioleta del Sol, así que habría que solucionar esa pega con algún tipo de filtro. No hay tecnología fotovoltaica perfecta.

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Fuentes y referencias:
Nota en Science.
Artículo original.
Foto: Boshu Zhang, Wong Choon Lim Glenn y Mingzhen Liu.