Las perovskitas prometen crear paneles solares que se pueden aplicar como recubrimiento, incluso en superficies flexibles y texturizadas.
Además, también serían paneles solares ligeros, baratos de producir y tan eficientes como los principales materiales fotovoltaicos actuales, que son principalmente el silicio.
Uno de los últimos obstáculos para que las células solares hechas de perovskita sean comercialmente competitivas es la durabilidad, pero recientemente estas células solares transparentes y flexibles han alcanzado una vida útil de 30 años.
Entonces, es hora de conocer este nuevo material, ya que probablemente estará en los paneles solares que elegirás para tu hogar en un futuro muy cercano.
que es perovskita
El término perovskita no hace referencia a un material concreto, como el silicio o el telururo de cadmio, otros grandes competidores en el campo fotovoltaico, sino a toda una familia de compuestos. La familia de perovskita de materiales solares recibe su nombre por su similitud estructural con un mineral llamado perovskita, que fue descubierto en 1839 y lleva el nombre del mineralogista ruso Lev Alexeievich Perovski [1792-1856].
El mineral de perovskita original, que es un óxido de calcio y titanio (CaTiO3), tiene una configuración cristalina muy peculiar: Tiene una estructura de tres partes, cuyos componentes ahora están etiquetados como A, B y X, en los que las redes de los diferentes los componentes están entrelazados.
Esta estructura reticular entrelazada consta de iones o moléculas cargados, dos de los cuales (A y B) tienen carga positiva y el otro (X) tiene carga negativa. Los iones A y B suelen tener tamaños bastante diferentes, siendo A el más grande.
Así, la familia de las perovskitas consta de las muchas combinaciones posibles de elementos o moléculas que pueden ocupar cada uno de los tres componentes y formar una estructura similar a la propia perovskita original.
«Puedes mezclar y unir átomos y moléculas en la estructura, con algunos límites. Por ejemplo, si tratas de poner una molécula que es demasiado grande en la estructura, la distorsionarás. Eventualmente, puedes hacer que el cristal 3D se separe en una estructura de capas 2D, o perder la estructura ordenada por completo», explica el profesor del MIT Tonio Buonassisi. «Las perovskitas son altamente sintonizables, como un tipo de estructura cristalina de ‘construye tu propia aventura'».
Dentro de la categoría general de perovskitas, existen varios tipos, incluyendo las perovskitas de óxidos metálicos, que han encontrado aplicaciones en catálisis y en el almacenamiento y conversión de energía, como las pilas de combustible y las baterías metal-aire, que se consideran la solución a los vehículos eléctricos.
Pero el enfoque fundamental de la investigación durante más de una década ha sido las perovskitas de haluro de plomo (o haluros de plomo).
Dentro de esta categoría, todavía hay una legión de posibilidades, y los laboratorios de todo el mundo están compitiendo en el tedioso trabajo de tratar de encontrar las variaciones que presenten el mejor rendimiento en términos de eficiencia, costo y durabilidad, siendo este último hasta ahora el más desafiante de los tres.
Muchos equipos también se enfocaron en variaciones que eliminan el uso de plomo, para evitar su impacto ambiental. El profesor Buonassisi señala, sin embargo, que «con el tiempo, los dispositivos basados ??en plomo siguen mejorando su rendimiento de forma constante, y ninguna de las otras composiciones se ha acercado en términos de rendimiento electrónico». Se continúa trabajando en la exploración de alternativas, pero por ahora ninguna puede competir con las versiones de haluros de plomo.
Una de las grandes ventajas que ofrecen las perovskitas es su alta tolerancia a defectos en la estructura cristalina. A diferencia del silicio, que requiere una pureza extremadamente alta para funcionar bien en los dispositivos electrónicos, las perovskitas pueden funcionar bien incluso con numerosas imperfecciones e impurezas.
La búsqueda de nuevas composiciones prometedoras para las perovskitas es un poco como buscar una aguja en un pajar, pero recientemente los investigadores han creado un sistema de aprendizaje automático que puede simplificar en gran medida este proceso. Este nuevo enfoque podría conducir a un desarrollo mucho más rápido de nuevas alternativas, dijo Buonassisi, quien ayudó a desarrollar este sistema.
Aunque las perovskitas siguen siendo muy prometedoras y varias empresas ya se están preparando para iniciar alguna producción comercial, la durabilidad sigue siendo el mayor obstáculo al que se enfrentan.
Mientras que los paneles solares de silicio retienen hasta el 90 % de su energía después de 25 años, las perovskitas se degradan mucho más rápido.
