La capacidad de energía solar fotovoltaica está creciendo rápidamente en los Estados Unidos (y en otros lugares). Solo en la última década, el mercado de la energía solar ha crecido un 24 por ciento cada año, según la Asociación de Industrias de Energía Solar (SEIA). En los EE. UU., ya hay 149 gigavatios de capacidad solar instalada, que teóricamente podría alimentar 26 millones de hogares. El futuro también parece brillante, ya que SEIA y Wood Mackenzie predicen que el El mercado solar se triplicará en tamaño en cinco años
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El desarrollo y la inversión en energía solar son cruciales para construir un futuro más limpio y sostenible, ya que la tecnología permite producir una gran cantidad de energía sin emitir gases de efecto invernadero que dañen el planeta. La tecnología ha avanzado mucho en los últimos años (y da pasos agigantados desde sus primeras etapas en el siglo XIX), pero la eficiencia del panel solar promedio aún se mantiene en aproximadamente 15-20 por ciento en promedio. Eso significa que alrededor del 80-85 por ciento de la energía bruta que se transmite desde nuestra estrella favorita se pierde. Sin mencionar que las células solares de silicio, que son la tecnología fotovoltaica implementada más común, tienen un límite teórico de alrededor del 29 por ciento de eficiencia.
Los científicos han estado tratando de resolver este problema durante años. Un equipo de NREL hizo un panel con un 47 por ciento de eficiencia, pero desafortunadamente, el modelo es demasiado caro para el uso general. Sin embargo, descrito en dos separados artículos publicados en Ciencia el 6 de julio, dos equipos diferentes de investigadores encontraron una manera de dar a los paneles solares de silicio un impulso muy necesario: la perovskita.
La perovskita es un mineral que tiene la misma estructura cristalina que el óxido de calcio y titanio, pero puede estar formado por varios elementos diferentes para diferentes propósitos, según el Universidad de Washington. También son un semiconductor bastante sólido para paneles solares con un laboratorio. eficiencia récord en 25.2 por ciento.
Los dos equipos combinaron perovskita con silicio para hacer una celda solar en tándem. Estas tecnologías no son necesariamente nuevas: la primera se desarrolló en 2009 y un equipo de Hong Kong pudo aportar eficiencia hasta alrededor del 25 por ciento en 2016. Pero, ahora los científicos están llegando aún más alto.
En un estudio, Xin Yu Chin de la Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne de Suiza y su equipo utilizaron una celda superior de perovskita y una celda inferior de silicio, y agregaron aditivos de ácido fosfónico durante el procesamiento de las celdas. Su célula alcanzó eficiencias del 31 por ciento.
El otro equipo, dirigido por Silvia Mariotti, de Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie, utilizó un líquido iónico llamado yoduro de piperazinio para mejorar su célula solar en tándem, logrando una tasa de eficiencia de hasta el 32,5 por ciento.
“Superar este umbral brinda confianza de que se pueden comercializar energías fotovoltaicas de alto rendimiento y bajo costo”, los investigadores de ciencia de materiales Stefaan de Wolf y Erkan Aydin, que no participaron en la investigación, escribió en un artículo de perspectiva relacionado publicado en Ciencia.
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La competencia también se está calentando fuera de Europa: de Wolf, profesor de la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah en Arabia Saudita, afirma que su equipo ha logró una eficiencia del 33,7 por ciento en una prueba de celda en tándem aún no publicada a principios de este año. LONGi, una empresa china que produce la mayoría de los paneles solares del mundo, anunció el desarrollo de un panel solar en tándem con una eficiencia de 33.5 el mes pasado.
Tan emocionante como es todo esto, todavía es solo el comienzo. Necesitamos mucha más energía limpia para reducir las emisiones de gases de efecto invernadero y mantener el planeta habitable.
“Superar el umbral del 30 por ciento brinda la confianza de que los fotovoltaicos de alto rendimiento y bajo costo pueden introducirse en el mercado”, dijo De Wolf a The Guardian. “Sin embargo, para evitar los escenarios catastróficos asociados con el calentamiento global, la capacidad total debe aumentar a alrededor de 75 TW para 2050”.