Durante décadas, para la construcción de paneles solares, el silicio fue el material de referencia. Pero desde hace un tiempo, surgió un competidor que promete desbancarlo de su podio. Se trata
de la perovskita, un material cristalino que lo supera en todas las líneas en cuanto a generación de energías renovables. Este compuesto fotovoltaico fue probado por primera vez en satélites espaciales y logró multiplicar por diez los tres vatios de electricidad por gramo que producen las células convencionales.
En este ensayo se probaron por primera vez dos tipos diferentes de células solares orgánicas y de perovskita, en un vuelo de investigación parte del programa MAPHEUS 8, en el European Space and Sounding Rocket Range, en Kiruna, Suecia. En el test, un cohete alcanzó una altura de casi 240 kilómetros.
Esta nueva aleación fue desarrollada por un consorcio de investigación de la Universidad Técnica de Munich (TUM) y el Centro Aeroespacial Alemán (DLR).
“Nuestro programa MAPHEUS nos permite implementar rápidamente experimentos en un entorno de microgravedad, lo que ofrece resultados de investigación interesantes. Esta vez fue particularmente rápido: nos tomó menos de un año avanzar desde la idea inicial hasta el vuelo inaugural de las células solares como parte del programa MAPHEUS 8″, sostuvo Andreas Meyer, coautor del escrito que relata la experiencia y director del Instituto DLR de Física de Materiales en el Espacio.
Los paneles de perovskita prometen revolucionar la carreras espacial.
Las nuevas células solares también generaron energía eléctrica bajo la incidencia difusa de la luz. “Las células que se alejaron de la luz del sol, que recibieron solo una escasa iluminación, exclusivamente de la Tierra durante el vuelo, aún suministraron electricidad”, explicó el autor principal del trabajo, Lennart Reb.
Debido a que son mucho más delgadas, las nuevas células solares también podrían usarse con una luz mucho más tenue, por ejemplo, en misiones al Sistema Solar exterior, donde la radiación solar es demasiado débil para las células solares espaciales convencionales.
“Las mediciones eléctricas durante el vuelo y la evaluación después de la recuperación del cohete mostraron que las células solares orgánicas y de perovskita pueden alcanzar su potencial en términos de rendimiento esperado en la altura de la órbita. Estas mediciones son, por tanto, de gran valor científico”, señaló Peter Müller-Buschbaum, profesor de materiales funcionales en el Departamento de Física de la Universidad Técnica de Munich.
La perovskita es un híbrido, orgánico e inorgánico, que absorbe muy bien la luz y es un muy buen conductor de la electricidad.
La perovskita que se investiga hoy en día en laboratorios de todo el mundo es una estructura cristalina que tienen muchísimos compuestos. Es un híbrido, orgánico e inorgánico, que absorbe muy bien la luz y sea un muy buen conductor.
La primera celda de perovskita que se fabricó tenía una eficiencia del 3%. Hoy en día se ha superado el 25%.
“Las mejores células solares de perovskita alcanzan actualmente niveles de eficiencia del 25%. Estas delgadas células solares, de menos de un micrómetro de espesor, aplicadas a láminas sintéticas flexibles y ultrafinas, son extremadamente ligeras. Por lo tanto, pueden producir casi 30 vatios por gramo“, detalló Müller-Buschbaum.
La producción de células solares de silicio requiere temperaturas muy altas y procesos elaborados. En cambio, las células de perovskita y los semiconductores orgánicos se pueden fabricar a temperatura ambiente a partir de una solución.
“Estas soluciones orgánicas son muy fáciles de procesar. Por lo tanto, las tecnologías abren nuevos campos de aplicación en los que las células solares convencionales eran simplemente difíciles de manejar o demasiado pesadas, y eso también se aplica mucho más allá del sector aeroespacial“, explica Reb.
Además, el material es mucho más fácil de fabricar que el silicio, ya que el proceso es sencillo y se emplean materiales de bajo costo. Y, a diferencia de otros materiales semiconductores como el silicio, que requieren una estructura perfecta porque la presencia de defectos limita sus posibilidades de semiconductor, la perovskita no necesita una calidad óptima.
Desde hace unos ocho años que la comunidad científica empezó a interesarse por la perovskita, cuyo nombre procede de un mineral descubierto en 1839 en Los Urales por Gustav Rose. Fue bautizada así en honor al experto en minerales ruso Lev Perovski (1792-1856).
LGP
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