Una millora en els materials de les plaques podria revolucionar l'energia solar

Un estudi demostra que combinar la perovskita amb iodur de potassi elimina els principals inconvenients d'aquest material com a captador d'energia i obre la possibilitat a superar el límit d'eficència de les cèl·lules de silici
Cel·les solars de perovskita
Cel·les solars de perovskita | Oxford University Press

Un equip d'investigadors de diversos països, liderats per la Universitat de Cambridge (Anglaterra) ha publicat a la revista 'Nature' els resultats d'un estudi sobre la possibilitat de fer servir el iodur de potassi per augmentar l'eficiència de les cèl·lules solars de perovskita, un material que permet fabricar plaques a un cost molt baix però que, fins ara, tenia com a contrapartida principal la seva baixa eficiència que, tot i que ha augmentat ràpidament durant els darrers anys, encara no era prou satisfactòria. Els resultats d'aquesta nova recerca, però, podrien canviar-ho, i servir no només per a millorar les cèl·lules de perovskita sinó, fins i tot, per potenciar l'eficiència de les de silici. Les cèl·lules de perovskita són cèl·lules fotoelèctriques que inclouen aquest compost cristal·lí, format per òxid de calci i titani, com a material actiu que recull la llum. En els pocs anys que fa que es desenvolupen, han aconseguit arribar a rivalitzar comercialment amb les cèl·lules solars de làmina prima, fetes principalment de silici, en la seva eficiència a l'hora de convertir la llum solar en electricitat. La perovskita, a més, és barata i fàcil de produir, sense necessitar temperatures gaire altes. Per tant, és una opció molt atractiva a l'hora de plantejar l'obtenció d'energia solar en el futur.

 

Tot i això, fins ara el material ha mostrat una sèrie d'inconvenients que han limitat la seva eficiència i, per tant, la seva difusió. Petits defectes a l'estructura dels cristalls de perovskita, que els científics anomenen trampes, poden fer que els electrons es perdin abans que es pugui emmagatzemar la seva energia. Com més facilitat tenen els electrons per moure's per la superfície d'una cèl·lula solar, més eficient és en la seva funció de convertir llum en electricitat. Un altre problema comú és que els ions de la perovskita es mouen per la cèl·lula mentre es troba il·luminada, cosa que pot modificar l'espectre de llum absorbit pel material.

 

Per contrarrestar aquests efectes els investigadors, liderats pel Dr. Dam Stranks de la Universitat de Cambridge, van mirar d'immobilitzar els ions alterant la composició química de la perovskita amb iodur de potassi, una substància que també és utilitzada com a profilaxi contra l'exposició a la radioactivitat. En un procés que no resulta gaire costós, aquest material va aconseguir alhora "omplir" els forats de l'estructura de la perovskita i immobilitzar els ions, solucionant els dos principals inconvienients de les cèl·lules solars d'aquest material. Les prestacions de la perovskita com a conductor, a més, també la podrien fer perfecta per funcionar com una capa afegida a sobre d'una cèl·lula solar de silici o, fins i tot, d'una altra de perovskita, el que s'anomena "una cèl·lula solar tandem". Per la situació actual del mercat, l'aplicació més comuna de la perovskita serà combinar-la amb les de silici ja instal·lades. D'aquesta manera, en ampliar el rang de l'espectre lluminós que és absorbit per la placa, s'augmentaria l'eficiència de captació d'energia solar.

 

Les cèl·lules de perovskita i potassi van demostrar ser molt estables al llarg de les proves i van arribar a una eficiència del 21,5% a l'hora de convertir llum en electricitat, una xifra propera a la de les millors cèl·lules de perovskita que s'han desenvolupat fins ara i no gaire lluny del límit d'eficiència de les de silici, que s'estima en un 29%. Els investigadors, però, afirmen que les cèl·lules "tandem" d'aquesta nova perovskita, podrien tenir un límit teòric d'eficiència d'un 45% i un límit pràctic del 35%, cosa que milloraria àmpliament el límit d'eficiència del silici i podria obrir una nova era en la història de l'energia solar com a font d'electricitat neta i barata.