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Ciencia

Perovskita, alternativa de energía limpia y eficiente

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13/02/2019
Por: Jennifer Restrepo De La Pava- Periódico Alma Máter

La perovskita es un material sintético capaz de absorber la luz y transformarla en energía. Con impacto mundial, investigadores de la Universidad de Antioquia la estudian como alternativa para la fabricación de celdas solares.

Perovskita híbrida en diferentes composiciones. Laboratorio de Celdas Solares, Universidad de Antioquia. Foto: Juan Pablo Hernández Sánchez. 

Atributos como su bajo peso y espesor, su fácil procesamiento a bajas temperaturas y sus bajos costos, hacen a la perovskita híbrida un mineral altamente atractivo para un aprovechamiento más eficiente y económico de la energía solar.

Pese a su potencial, este mineral que es explorado por científicos del mundo desde hace seis años aproximadamente, presenta dos retos importantes para su aplicación en celdas solares: su eficiencia y estabilidad.

En la búsqueda para obtener más propiedades, composiciones y otros materiales del mineral, Daniel Esteban Ramírez Zora, miembro del Centro de Investigación, Innovación y Desarrollo de Materiales —Cidemat, de la Universidad de Antioquia, lideró dos investigaciones en el 2017 que marcaron un hito en la evolución de esta tecnología solar emergente.

Más estable

La eficiencia se traduce en la transformación de la radiación solar en electricidad, para suplir la demanda energética de un electrodoméstico, un celular y hasta de un carro.

«Las celdas de perovskita, para ese entonces, se encontraban con una eficiencia de alrededor del 19 %, con la investigación logramos alcanzar el 21 %, esta eficiencia nos posiciona de manera competitiva por encima de muchos laboratorios del mundo. Adicionalmente, nuestro trabajo explica aspectos fundamentales del funcionamiento de los dispositivos o celdas solares», explicó el doctor en Ingeniería de Materiales, cuya investigación realizó en conjunto con la universidad de Oxford.  

Conozca la investigación:  
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.8b07124 
Ramirez et al., Meso-Superstructured Perovskite Solar Cells: Revealing the Role of the Mesoporous Layer, The Journal of Physical Chemistry C, 2018, 122, 37, 2018.

Más eficiente 

La perovskita, además, tiende a degradarse con el tiempo, contrario a lo que se requiere para ser resistente a las condiciones climáticas como el sol y la lluvia. Con el fin de que sea más estable, los investigadores de la Universidad de Antioquia y las universidades de Oxford y Cambridge, desarrollaron un material con unas particularidades inexploradas anteriormente.

«La principal característica del mineral para las aplicaciones en celdas solares es el plomo, hicimos una reducción en la composición del plomo por estaño, eso normalmente disminuye la estabilidad del dispositivo, por ello, le adicionamos otro compuesto y logramos incrementar la estabilidad en cerca de un 60 % con respecto a los materiales de referencia», explicó Ramírez.

Lea la investigación completa:
https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsenergylett.8b01411 
Ramirez et al., Layered mixed tin-lead hybrid perovskite solar cells with high stability, ACS Energy letters, 3, 9, 2018.

Celdas solares flexibles

De acuerdo con el coordinador del Cidemat, Franklyn Jaramillo Isaza, la perovskita ha llamado el interés de la comunidad científica no solo por alcanzar eficiencias de conversión energética considerables en poco tiempo, sino también por ofrecer la posibilidad de ampliar el espectro de aplicaciones de esta tecnología. La perovskita, como recalcó Jaramillo, brinda la posibilidad de tener celdas solares flexibles que se puedan incorporar en superficies que no sean planas o rígidas.

«La flexibilidad es una característica que se obtiene de fabricar las celdas a baja temperatura sobre sustrato flexible. Como son capas muy delgadas, el material puede depositarse en plástico, la celda solar final se convierte en un dispositivo flexible», agregó el investigador Daniel Ramírez.

Actualmente, los científicos de la Universidad de Antioquia trabajan en el escalamiento de esta nueva tecnología de celdas solares para aplicarla en Colombia y en la integración de los dispositivos a cualquier aplicación, como celulares, ropa, mochilas, entre otros.

El Cidemat es pionero en Colombia y Latinoamérica en la investigación y desarrollo de celdas solares de perovskita, con investigaciones colaborativas con universidades de distintos países y cerca de 20 publicaciones recientes en revistas científicas internacionales.

Datos adicionales

  • Las celdas solares de silicio tienen entre 50 y 100 micras de espesor. La perovskita tiene entre 300 y 500 nanómetros de espesor, lo que la hace más pequeña y manejable.
     
  • Desde que iniciaron los estudios con este material, la perovskita ha pasado del 0 % al 23 % en eficiencia de conversión energética, lo que ha llamado la atención de la comunidad científica internacional.
     
  • En el 2016, también el Foro Económico Mundial incluyó las celdas fotovoltaicas de perovskita en la lista de las 10 tecnologías emergentes. «Es un nuevo tipo de célula solar que es mucho más eficiente en la generación de energía. El desarrollo rápido de estas células solares podría proporcionar una fuente confiable de energía limpia en todo el mundo», destaca el documento.
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