por Aamir Khollam: El equipo de PolyU describe una estrategia para impulsar la eficiencia solar y alinear la tecnología renovable de próxima generación con los objetivos de neutralidad de carbono de China.
A medida que se intensifica la demanda mundial de fuentes de energía más limpias y eficientes, la energía solar sigue siendo una de las soluciones más prometedoras. Sin embargo, incluso a medida que avanza la tecnología fotovoltaica, los ingenieros continúan buscando un equilibrio entre eficiencia, estabilidad y costo.
Entre los contendientes emergentes, las células solares en tándem (TSC) de perovskita/silicio han llamado la atención por su potencial para superar a las células de silicio tradicionales; sin embargo, ampliarlos para uso comercial sigue siendo un desafío.
Ahora, un equipo de ingeniería de la Universidad Politécnica de Hong Kong (PolyU) ha informado de avances significativos en la lucha contra estas barreras.
Dirigidos por el Prof. Li Gang y el Prof. Yang Guang del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica, los investigadores están trabajando para aumentar la eficiencia de conversión de energía de los TSC de perovskita/silicio de alrededor del 34% a casi el 40%.
Sus hallazgos proporcionan un plan para mejorar la eficiencia, la estabilidad y la escalabilidad, pasos clave hacia el despliegue masivo y la alineación con los objetivos de neutralidad de carbono de China.
El equipo de PolyU llevó a cabo una revisión detallada del rendimiento del TSC y analizó cómo traducir el éxito del laboratorio en durabilidad en el mundo real.
«Si bien los dispositivos a escala de laboratorio han demostrado avances impresionantes en eficiencia, se necesitan mayores esfuerzos para mejorar su confiabilidad, incluida la minimización de las pérdidas de eficiencia desde dispositivos de área pequeña a módulos de área grande», afirmó el profesor Li Gang.
El equipo destacó que los materiales de perovskita siguen siendo vulnerables a la humedad, el oxígeno, la luz ultravioleta y las fluctuaciones de temperatura, todo lo cual degrada el rendimiento con el tiempo.
Escalar estos dispositivos a módulos completos también presenta desafíos de fabricación, como garantizar la uniformidad del material y controlar los defectos. Aunque han comenzado las pruebas al aire libre, los datos de confiabilidad a largo plazo siguen siendo limitados.
Para abordar estas brechas, los investigadores recomiendan pruebas de estabilidad aceleradas basadas en los estándares de la Comisión Electrotécnica Internacional. «También se debe prestar especial atención a garantizar que la capacidad de fabricación de materiales y métodos se ajuste a los estándares industriales», añadió el profesor Li.
Abordar las preocupaciones ambientales y materiales
Si bien los materiales de perovskita son relativamente asequibles, el uso de elementos raros y plomo genera preocupaciones medioambientales.
El equipo de PolyU insta al desarrollo de alternativas sostenibles y sistemas eficaces de gestión o reciclaje del plomo para garantizar la viabilidad a largo plazo de la tecnología.
Su enfoque combina la innovación científica con la responsabilidad ambiental, posicionando a los TSC de perovskita/silicio como una piedra angular para futuros sistemas de energía limpia, siempre que la industria pueda cumplir con los puntos de referencia de rendimiento y sostenibilidad.
Impulsar la colaboración para el lanzamiento comercial
Los investigadores también enfatizan la necesidad de colaboración entre el mundo académico, la industria y las instituciones de investigación.
«El desarrollo de TSC de perovskita/silicio eficientes y confiables debe abordar estos desafíos científicos restantes para lograr niveles más bajos de costos de electricidad», dijo el profesor Yang Guang.
Añadió que la integración de la ciencia de materiales, la ingeniería de dispositivos y el modelado económico será crucial para la preparación comercial.
El equipo prevé que este trabajo acelere la transición de los prototipos de laboratorio a la producción a gran escala, alineándose estrechamente con los objetivos de neutralidad y pico de carbono del país.
«Al proporcionar un suministro estable de energía renovable de alta eficiencia, nuestro objetivo es brindar apoyo energético verde y confiable para industrias de alto consumo de energía, como la inteligencia artificial, ayudando así a lograr una transformación de la estructura energética con bajas emisiones de carbono», dijo el profesor Yang.
Si tiene éxito, el objetivo de eficiencia del 40% de PolyU podría impulsar las células solares en tándem de perovskita/silicio desde los laboratorios de investigación hasta los tejados y las redes industriales, lo que marcaría un paso decisivo hacia un futuro energético más limpio.
El estudio se publica en la revista. Fotónica de la naturaleza.
