Científicos de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU Singapore) han anunciado la creación de células solares de perovskita “unas 10.000 veces más delgadas que un cabello humano y aproximadamente 50 veces más delgadas que las células solares de perovskita convencionales”.
Los investigadores destacaron que a pesar de su delgadez, los dispositivos alcanzaron algunas de las mayores eficiencias de conversión energética registradas hasta la fecha para células solares ultrafinas de perovskita.
Como las nuevas células solares son semotransparentes y neutras en color, podrían incorporarse en ventanas y fachadas sin modificar de forma notable el aspecto de un edificio.
“La edificación representa aproximadamente el 40 % del consumo energético global, por lo que las tecnologías que convierten de forma discreta las superficies de los edificios en activos generadores de energía son cada vez más urgentes”, afirmó la profesora Annalisa Bruno, de la School of Physical and Mathematical Sciences y la School of Materials Science and Engineering de la NTU.
“Nuestras células solares de perovskita ofrecen ventajas claras, ya que pueden fabricarse mediante procesos simples y a temperaturas relativamente bajas. También pueden ajustarse para absorber longitudes de onda específicas manteniéndose transparentes, y podrían escalarse a grandes superficies, reduciendo su huella de carbono”, añadió Bruno.
La investigadora señaló que a diferencia de las células solares de silicio convencionales, estos dispositivos basados en perovskita pueden generar electricidad incluso bajo luz indirecta o difusa. “Esto los hace especialmente adecuados para el entorno urbano de Singapur, donde las superficies verticales y la frecuente nubosidad limitan la exposición solar directa”.
Estimaciones preliminares sugieren que su despliegue en un edificio con fachada de vidrio, como una torre de oficinas en Raffles Place o Marina Bay, podría generar varios cientos de megavatios-hora al año.
Para fabricar las células ultrafinas, el equipo de la NTU utilizó un método compatible con la industria llamado evaporación térmica. En este proceso, los materiales se calientan en una cámara de vacío hasta evaporarse. El vapor se deposita sobre una superficie formando una película delgada.
El método permitiría depositar capas de perovskita muy delgadas y uniformes sobre grandes áreas. Además, evitaría el uso de disolventes tóxicos y reduce defectos en las células solares, mejorando su capacidad de conversión.
Ajustando el proceso, los investigadores controlaron el grosor de la capa de perovskita y crearon dispositivos tanto opacos como semitransparentes.
El equipo considera que es la primera vez que se fabrican células solares ultrafinas de perovskita exclusivamente mediante procesos basados en vacío, lo que podría facilitar su producción industrial a gran escala. Con esta técnica, produjeron capas absorbentes de perovskita de hasta 10 nanómetros, manteniendo un rendimiento útil.
De acuerdo con la investigación, en dispositivos opacos, las células alcanzaron eficiencias de conversión del 7 %, 11 % y 12 % para capas de 10, 30 y 60 nanómetros, respectivamente. Una célula semitransparente con una capa de 60 nanómetros dejó pasar aproximadamente el 41 % de la luz visible, mientras convertía la luz solar con una eficiencia del 7,6 %.
El primer autor de la investigación, el Dr. Luke White, antiguo doctorado del Energy Research Institute NTU, afirmó: “Controlando con precisión la evaporación térmica, podemos ajustar la transparencia de las células solares. Esto abre nuevas posibilidades para la arquitectura sostenible, como ventanas tintadas que generan electricidad”.
Se ha presentado una patente para el desarrollo de estas películas ultrafinas de perovskita en una estructura novedosa, a través de NTUitive, la empresa de innovación de la universidad.
Los investigadores están en conversaciones con empresas para validar y estandarizar el proceso de evaporación térmica utilizado en este estudio. Estos indicaron que siguen trabajando en mejorar la estabilidad a largo plazo, la durabilidad y el rendimiento en grandes superficies antes de su despliegue comercial. El trabajo ha sido publicado recientemente en la revista científica ACS Energy Letters.
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