Las células solares de perovskita empujan los límites de la eficiencia. Aprovechar su potencial será un desafío.

La tecnología solar emergente promete reducir los costos de energía para la transición de EE. UU. y Europa a las energías renovables, pero aún quedan obstáculos para su adopción generalizada.

El fabricante de celdas solares Oxford PV dijo la semana pasada que su fábrica estableció un récord para una celda solar de tamaño comercial que convirtió el 28,6% de la luz solar en electricidad, en comparación con las celdas convencionales que ofrecen hasta un 24%. El mismo día, el gigante solar chino LONGi dijo que logró una tasa de conversión del 31,8 % en una celda del tamaño de una investigación. Una mayor eficiencia, medida por la cantidad de fotones del Sol que se convierten en vatios, reduce el costo de generar energía solar.

Una escisión de la Universidad de Oxford, Oxford PV se encuentra entre varias compañías solares occidentales, incluidas Evolar y Saule Technologies, adquiridas por First Solar, que están lanzando avances en eficiencia gracias a minerales cristalinos llamados perovskitas que pueden mejorar la eficiencia del silicio que se encuentra en los paneles actuales. La tecnología de Oxford PV, que no ha alcanzado escala comercial, aplica una capa delgada de perovskitas sobre una celda solar de silicio antes de ensamblarla en un panel. En teoría, estas llamadas células en tándem podrían alcanzar una eficiencia del 43 % frente al límite del 29 % del silicio.

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"El silicio ha tocado un muro", dijo Chris Case, director de tecnología de Oxford PV. "Este material de perovskita ha hecho en una década lo que el silicio ha tardado dos o tres décadas en hacer".

En su fábrica en Brandeburgo, Alemania, Oxford PV dijo que está fabricando células con una eficiencia promedio del 27% y que espera que la eficiencia mejore alrededor de 1 punto porcentual al año. La fábrica es pequeña, con una capacidad anual de 100 megavatios, pero se puede expandir y Oxford PV tiene la ambición de aumentar la producción en 2024. Está trabajando con los fabricantes de paneles para obtener certificaciones de la industria para poder comenzar las ventas el próximo año.

Los paneles solares de perovskita pueden llegar a la comercialización esta década gracias a una expansión de la inversión solar impulsada por la ayuda del gobierno de EE. UU. y Europa, dicen los analistas solares. Los paneles más eficientes facilitarían la transición del mundo a la energía renovable porque necesitan menos espacio en el techo y menos terreno para suministrar electricidad. Para 2030, el mundo necesita tener más de 5000 gigavatios de capacidad solar para estar en camino de alcanzar cero emisiones netas de gases de efecto invernadero para 2050, frente a los 885 gigavatios de 2021, según la Agencia Internacional de Energía.

Los avances en tecnología solar están llegando a medida que EE. UU. y Europa trabajan para reforzar la capacidad de fabricación para reducir la dependencia de China, que proporciona la mayoría de los paneles del mundo. China domina más del 80% de la fabricación mundial de paneles solares, según la Agencia Internacional de Energía. China labró su posición en gran parte debido a la inversión gubernamental temprana, una estrategia orientada a la exportación y costos de mano de obra baratos.

Los paneles solares de perovskita podrían encajar bien en la fabricación que las naciones occidentales están construyendo para expandir las energías renovables, dicen los analistas solares, pero advierten que los nuevos tipos de tecnología solar han ido y venido en el pasado. A pesar de que los paneles de perovskita tienen un costo inicial más alto de fabricación, pueden atraer a los clientes al ofrecer un precio más bajo por la energía y al requerir menos espacio.

"Será difícil para EE. UU. o Europa competir con empresas con sede en China únicamente por el costo, por lo que un producto que ofrezca un rendimiento superior a un costo más alto podría encajar bien", dijo Martin Green, profesor de ingeniería en la Universidad de New South. Gales.

Aún así, dijo que China está trabajando en la misma tecnología y las preocupaciones sobre la durabilidad de la perovskita han impedido que despegue. Los fabricantes de perovskita deben demostrar que los paneles durarán entre 25 y 30 años, que es el estándar de la industria. Las pruebas han demostrado que las células se degradan rápidamente en unos meses, dijo Green.

En respuesta, Case de Oxford PV dijo que la compañía ha diseñado sus celdas para cumplir o superar una vida útil de 25 años, comprobada mediante el estudio de módulos de tamaño completo en entornos al aire libre durante más de tres años y pruebas que predicen la estabilidad a largo plazo. Mientras espera la certificación, dijo que la compañía ha compartido datos en conferencias de la industria y está trabajando con el Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE para desarrollar pruebas para la tecnología tándem porque no existe un estándar industrial acordado.

"La conversación sobre la degradación es antigua, data de los primeros días de la tecnología solar de perovskita", dijo Case.

La tecnología de perovskita es impresionante, pero se necesita más investigación sobre su durabilidad y confiabilidad para allanar el camino para su uso en plantas solares a gran escala, dijo Diego Díaz, director global de tecnología y empresas del gigante de las energías renovables Iberdrola. Incluso sin perovskita, dijo que ya se espera que la industria solar reduzca el costo de la electricidad generada en un 30% de aquí a 2030, en gran parte porque el silicio convencional está logrando ganancias de eficiencia de aproximadamente medio punto porcentual al año.

"La energía solar ya es competitiva y lo será más en cualquier caso, incluso si la tecnología anunciada no alcanza el estatus comercial", dijo Díaz.

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El departamento de noticias del Wall Street Journal no participó en la creación de este contenido.