Las células solares de perovskita (PSC) están emergiendo rápidamente como la tecnología fotovoltaica más prometedora, ganando atención en la escena energética mundial y atrayendo los esfuerzos de la comunidad científica para desarrollar dispositivos eficientes que aseguren un abastecimiento eléctrico duradero.

¿Pero qué es la perovskita? Es un mineral cuyas propiedades son excepcionales cuando hablamos de energía solar: su amplio espectro de absorción, una rápida separación de la carga para un rápido funcionamiento y una gran transferencia de carga que aumenta la eficiencia de la célula fotovoltaica.

El uso de este material es más barato y eficiente que el del silicio. Además de contribuir a la optimización del diseño de los sistemas fotovoltaicos, el uso de la perovskita permite alcanzar una eficiencia de conversión de energía de hasta 22%. Ello, unido a su bajo coste y fácil fabricación, la convierte en la mejor opción para la fabricación de células solares del mercado.

UN NUEVO CRISTAL DE FUTURO

Las perovskitas están consideradas como cualquier material cristalino con una estructura similar a la del mineral de titanio. Su comportamiento con la luz solar para convertir la energía luminosa en electricidad representa una de las opciones más prometedoras para obtener energía renovable altamente escalable.

Con el rápido crecimiento de la demanda de tecnologías de energía verde, la célula solar precisa abordar los problemas energéticos y medioambientales superando barreras de suministro y eficiencia como al emplear las células de silicio.

Es ahí donde entran en juego las células solares de perovskita, que han suscitado un gran interés de investigación en los últimos años debido a sus destacadas ventajas de peso ligero, buena flexibilidad, bajo coste y eficiencia de conversión de potencia (comparable a la de las células solares comerciales tradicionales).

Por su lado, el grafeno y sus derivados (compuestos por carbono puro), que poseen destacadas cualidades como una buena estabilidad ambiental y buena compacidad, se alían en la integración con dispositivos de perovskita.

Unidos, estos dos materiales prometen afrontar los retos críticos y las perspectivas para el futuro desarrollo de una humanidad limpia basada en el grafeno y sus derivados en las perovskita.

PEROVSKITA + GRAFENO: ¿CÓMO FUNCIONA?

En el nuevo diseño de las células fotovoltaicas, el grafeno desempeña un doble papel. La mejora de la eficiencia de conversión de energía se consigue utilizando tanto componentes como el llamado TiO₂ mesoporoso dopado en conjunción con el grafeno como fotoelectrodo transportador de electrones, y el óxido de grafeno como capa intermedia entre la perovskita. La adición de escamas de grafeno mejora la inyección y recogida de carga en la piel de los paneles solares, lo que se traduce directamente en una mayor eficiencia de la célula.

Al mismo tiempo, una capa de grafeno entre la perovskita aumenta la densidad de corriente, lo que aumenta aún más la eficiencia total. En términos de estabilidad, las células de grafeno-perovskita conservan más del 88% de su eficiencia tras 16 horas de exposición prolongada al sol. Este trabajo más reciente apunta a una nueva dirección en el diseño de células solares de este sistema híbrido grafeno-perovskita que debería conducir a células solares estables de alta eficiencia en el futuro.

En definitiva, como señalan los científicos, la perovskita y el grafeno abren a la industria solar una nueva y suculenta puerta que aprovecha todavía más la energía infinita del sol y puede llevar a la humanidad a un nuevo escenario en un contexto de cambio climático. De nuevo, el ingenio de la humanidad sale al encuentro de sus desafíos históricos. ¿Será este binomio mágico la gran respuesta que tanto necesitamos?