Un equipo de investigadores de la Universidad de Córdoba (UCO) trabaja para hacer la fabricación de paneles solares más barata y accesible. Lo hacen integrados en el consorcio europeo Sunrey, que se ha marcado como objetivo aumentar la estabilidad y eficiencia de los paneles solares de perovskita, la alternativa al silicio que podría democratizar el mercado fotovoltaico.
Según ha informado la UCO en una nota, esta investigación hay que enmarcarla en el hecho de que la transición energética avanza y con ella la demanda de energías renovables. De hecho, en la Unión Europea (UE) la energía solar y la eólica llegaron a generar más electricidad que todos los combustibles fósiles (gas y carbón) durante el primer semestre de 2024, y en España la energía renovable ya cubre más de la mitad de la demanda, hasta el punto de que la generación de energía fotovoltaica ha llegado incluso a superar brevemente a la nuclear.
Integrantes del equipo investigador de la UCO. / CÓRDOBA
La huella de carbono de los paneles solares
Sin embargo, la mayoría de los paneles fotovoltaicos del mercado utilizan silicio metálico, un semiconductor muy demandado, que es difícil de obtener y tiene una huella de carbono significativa. Además, se encuentra en la lista de materiales críticos de la UE, por su gran importancia económica y alto riesgo de sufrir problemas de suministro.
Como alternativa, la industria fotovoltaica lleva años trabajando para hacer paneles solares a partir de celdas de perovskita, una tecnología que no necesita silicio y que es capaz de convertir la energía solar en electricidad con una eficiencia comparable a la de las celdas de silicio.
A pesar de su potencial, la inestabilidad y toxicidad de las celdas de perovskita actuales sigue siendo un problema para llevar estos dispositivos al mercado. Por eso, un consorcio europeo formado por universidades, centros de investigación y empresas está explorando distintos enfoques para superar estas limitaciones y hacer que la tecnología sea competitiva en el mercado.
El investigador del Departamento de Química Física y Termodinámica Aplicada en la UCO, Gustavo de Miguel Rojas, adscrito al Instituto Químico para la Energía y el Medioambiente (Iquema), participa en este proyecto, trabajando con nuevos tipos de perovskita, para mejorar la seguridad y eficiencia de las perovskitas en condiciones de laboratorio.
Uno de sus objetivos es sustituir el plomo de las celdas de perovskita, que es tóxico y contaminante, por otros materiales baratos y accesibles, como el estaño, sin que eso comprometa la estabilidad y la eficiencia de los dispositivos. Otro objetivo pasa por mejorar la vida útil de las celdas de perovskita, que apenas llega a las 200 horas cuando un dispositivo de silicio puede durar 25 años.
El equipo de la UCO ha conseguido aumentar significativamente la vida útil con un nuevo diseño bidimensional que combina estructuras 2D y 3D. «Hemos conseguido obtener eficiencias razonables y estabilidades mejoradas», ha señalado Gustavo De Miguel, «pero todavía no en la escala del silicio«. Así, en condiciones de laboratorio, los investigadores han conseguido extender la vida útil de los dispositivos de perovskita, alcanzando unas mil o dos mil horas de vida útil (tres o cuatro meses).
Para dar el salto al mercado, los socios comerciales del proyecto están trabajando en un sistema de encapsulamiento que proteja las celdas de perovskita y evite que se degraden. Esta solución podría ser clave para que la vida útil de estos dispositivos deje de ser una limitación.
Móviles con energía solar
Si se consigue mejorar su seguridad y estabilidad, los dispositivos fotovoltaicos de perovskita ofrecen un futuro prometedor. Por un lado, son mucho más ligeros que los paneles solares convencionales, con lo que se podrían utilizar en pequeños dispositivos electrónicos, como móviles u ordenadores. Además, la fabricación de dispositivos de perovskita es relativamente fácil y no requiere un material tan caro y codiciado como el silicio.
«No requiere grandes fábricas«, ha explicado De Miguel, «nosotros lo hacemos aquí (en el laboratorio), y de manera industrial no sería mucho más complicado». Esto podría abrir el mercado de paneles fotovoltaicos a otros países que hoy día no pueden competir con China, el mayor productor de paneles fotovoltaicos del mundo. «Podría democratizar la fabricación de dispositivos solares», ha señalado el investigador.
Esto supone una oportunidad para países como España, donde la demanda de paneles fotovoltaicos es alta, pero no se pueden producir de manera rentable y competitiva. La producción local, además, reduciría la dependencia europea del mercado chino, bajando el precio de los dispositivos y facilitando la transición energética en la UE.
Para explorar estas ventajas y nuevas aplicaciones, los distintos grupos de investigación cerrarán el proyecto con un plan de negocio que incluye pautas y recomendaciones para que las empresas colaboradoras valoren el estado de la tecnología y decidan si pueden llevarla al siguiente nivel.