En la mayoría de los países industrializados, los paneles solares representan solo entre un cuarto y un tercio del costo total de construcción de una granja solar. Todos los demás gastos (hardware adicional, financiamiento, instalación, permisos, etc.) constituyen la mayor parte del costo. Para aprovechar al máximo todos estos otros costos, tiene sentido pagar un poco más para instalar paneles eficientes que conviertan una mayor parte de la luz entrante en electricidad.
Desafortunadamente, la vanguardia de los paneles de silicio ya tiene una eficiencia de alrededor del 25 por ciento, y no hay forma de empujar el material más allá del 29 por ciento. Y hay un salto inmenso en el precio entre esos y los tipos de hardware fotovoltaico especializado e hipereficiente que usamos en el espacio.
Esos costosos paneles tienen tres capas de materiales fotovoltaicos, cada uno sintonizado con una longitud de onda de luz diferente. Entonces, para alcanzar algo intermedio en la escala de costo/eficiencia, tiene sentido desarrollar un dispositivo de dos capas. Esta semana hubo algunos avances en ese sentido, con dos informes separados de células solares de perovskita/silicio de dos capas con eficiencias muy por encima del 30 por ciento. En este momento, no duran lo suficiente como para ser útiles, pero pueden señalar el camino hacia el desarrollo de mejores materiales.
usando capas
La idea detrás de los dispositivos fotovoltaicos de dos capas, llamados tándem, es muy simple. La capa superior debería absorber fotones de alta energía y convertirlos en electricidad mientras permanece transparente a otras longitudes de onda. Entonces, la capa debajo debería absorber fotones de menor energía. El silicio, que tiende a tener una absorción máxima hacia el extremo rojo del espectro, es un gran candidato para la capa inferior. Eso deja la pregunta de qué podría tener sentido poner encima.
Las perovskitas son un candidato atractivo. Son toda una clase de materiales que se definen por la estructura de los cristales que pueden formar; pueden estar hechos de una gran variedad de productos químicos no relacionados. Eso tiene algunas ventajas considerables, ya que significa que potencialmente puede identificar algunos materiales fuente muy económicos que pueden combinarse en un cristal de perovskita. Muchas perovskitas también se formarán fácilmente a partir de una solución de las materias primas, lo que potencialmente nos permitirá colocar un revestimiento de perovskita fotovoltaica en una amplia gama de hardware.
El gran problema ha sido que muchos de estos cristales no son especialmente estables y se descompondrán en materias primas con el tiempo. Y ese tiempo puede ser de semanas a meses para algunos de los materiales más prometedores. Ha habido algún progreso en la extensión de su vida útil, pero todavía no estamos en el punto en el que tiene sentido fabricar paneles de perovskita.
La otra cosa buena de las perovskitas es que, al elegir cuidadosamente las materias primas, puede ajustar la longitud de onda máxima absorbida por el cristal resultante. Por lo tanto, puede elegir una longitud de onda que combine bien con el silicio. Y ha habido algunas demostraciones de que las células de perovskita/silicio en tándem funcionan, pero las eficiencias no han estado muy por encima de lo que el silicio puede lograr por sí solo.