Unas estrategias de reciclaje adecuadas para los módulos solares de perovskita mejorarían su huella de carbono y sus tiempos de amortización energética global pero esta tecnología de módulos aún está lejos de alcanzar la plena madurez comercial, según investigadores de la Universidad de Cornell.
Los científicos han tratado de demostrar que las estrategias de reciclaje podrían mejorar la sostenibilidad y los tiempos de amortización energética de los módulos fotovoltaicos, dado el ritmo actual de desarrollo tecnológico. La amortización energética se refiere al tiempo que tardan los paneles solares en generar la misma cantidad de energía que se utilizó para fabricarlos.
El equipo de investigación afirma que la mayoría de los científicos trabajan actualmente en el rendimiento de las células de perovskita y en el conocido problema de la estabilidad térmica, que debe mejorarse si se quiere que la tecnología llegue a la producción en masa.
“Sin embargo, el tiempo de recuperación de energía de los módulos de perovskita es menos relevante que la cuestión de la estabilidad”, dijo el investigador Fengqi You a la revista pv. “Descubrimos que los módulos de perovskita suelen durar más que su tiempo de recuperación de energía”.
Según el grupo de investigación, unas estrategias de reciclaje adecuadas podrían mejorar sustancialmente el rendimiento medioambiental de las nuevas células solares de perovskita.
Plomo
“Hemos tenido en cuenta el plomo en nuestro análisis”, dijo You. “Es muy importante tenerlo en cuenta debido a la preocupación por la salud y el medio ambiente, pero también deberíamos tener en cuenta otros componentes tóxicos en este proceso”.
En el enfoque propuesto, no se espera que el plomo se recicle, sino que se “trate” mediante una disolución selectiva, señaló. “Somos conscientes de la importancia de seguir desarrollando tecnologías para tratar y reciclar mejor el plomo de las células de perovskita y tenemos un proyecto en marcha tanto de desarrollo tecnológico como de análisis de sistemas que estudia esta cuestión”, dijo You.
Tiempos de recuperación
Los académicos distinguieron entre módulos a escala de laboratorio basados en materiales especializados y prototipos de paneles que pueden acercarse a la producción industrial. Identificaron seis arquitecturas de dispositivos y realizaron evaluaciones del ciclo de vida (ACV) tanto para la sustitución de materiales como para el reciclaje. Las seis categorías incluyen: paneles con capa de transporte de electrones (ETL) basados en perovskita BaSnO3 dopada con lantano (La); módulos con capas de transporte de carga hechas de óxido metálico; dispositivos fabricados con perovskita de haluro de catión mixto; paneles con ingeniería de defectos; productos fabricados con una capa de óxido de estaño (IV) (SnO2); y módulos semitransparentes.
Según el análisis, las células solares de perovskita reciclada podrían ofrecer un 72,6% menos de consumo de energía primaria y una reducción del 71,2% de la huella de carbono. La mejor arquitectura de células de perovskita reciclada podría tener un tiempo de recuperación de la energía de aproximadamente un mes, con una huella de carbono tan baja como 13,4 gramos de dióxido de carbono equivalente por kWh de electricidad producida, afirmó el grupo de investigación.
“Sin reciclaje, el tiempo de recuperación de la energía y la huella de carbono de las nuevas células solares de perovskita muestran un rango de 70 días a 13 meses, y de 27,5 a 158,0 gramos de dióxido de carbono equivalente a lo largo de sus ciclos de vida”, dijeron.
Estos valores se comparan con un periodo de recuperación de energía de 1,3 a 2,4 años para los módulos de silicio cristalino. Su huella de carbono inicial se estimó entre 22,1 y 38,1 gramos de emisiones equivalentes de dióxido de carbono por kilovatio-hora de producción.
“El reciclaje hace que las perovskitas superen a todos los demás rivales”, afirmó el investigador Xueyu Tian.
Los investigadores presentaron sus conclusiones en “Life cycle assessment of recycling strategies for perovskite photovoltaic modules” (Evaluación del ciclo de vida de las estrategias de reciclaje de los módulos fotovoltaicos de perovskita), publicado recientemente en Nature Sustainability.
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El reciclado de la superficie de perovskita es muy importante ya que deberemos cambiarlas periódicamente. El recambio contínuo (anual) es el que permitirá empezar con la produción de este tipo de material fotovoltaico a grandes escalas con la tecnología ya disponible.
Un panel de perovskita que tenga una vida útil de 1 año, reciclable y con un 15% de eficiencia puede empezar a producirse ya mismo.
Por su bajo peso, además, no necesitan estructuras pesadas y costosas de soporte. Se puede ubicar sobre estructuras plásticas o de fibra de vidrio, incluso de madera. Y el recambio anual permitiría contar siempre con material de última generación.
Agrego que con materiales reciclables de perovskitas en un año se pueden obtener 12 veces la cantidad de energía invertida, como mínimo. O sea que con esa energía se puede renovar el panel original y fabricar 11 más.
La renovación anual además no parece complicada, maxime si contamos con perovskitas impresas en rollos, y considerando que a esos rollos se los puede desplegar sobre pérgolas o estructuras livianas. Y sobre todo tipo de superficies, algo que no se puede reaizar con los paneles de silicio clásico. En mi opinión el silicio va para un lado y las perovskitas para otro. Son 2 tecnologías diferentes que requieren de lógicas diferentes para su despliegue masivo.