Las perovskitas, el futuro en proyectos de energía solar

Investigadores uniandinos trabajan desde hace seis años en el estudio de las perovskitas, un nuevo material que cuenta con gran potencial para su uso en paneles solares gracias a su capacidad de absorción de la radiación y que contribuiría a masificar la energía fotovoltaica.

Julio de 2022
Con el Acuerdo de París, en 2015, por primera vez en la historia de la humanidad todas las naciones se comprometieron a tomar medidas contra el cambio climático, y se estableció una meta global: mantener el aumento de la temperatura por debajo de los 2°C y hacer el mayor esfuerzo para que no sobrepase los 1.5°C. Para el cumplimiento de este propósito es fundamental incrementar la producción y consumo de energías renovables como la solar, de tal manera que se facilite la transición energética y la descarbonización de la economía.

Ya estamos cerca del 2030, año para el cual el mundo ha fijado acciones para dar cumplimiento a los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS), como el relacionado con energía asequible y no contaminante, en donde el impulso a las fuentes solares será clave en la reducción de emisiones de CO 2, así como para llegar a lugares apartados en donde se carece de este servicio. Esto, porque las energías renovables, por obtenerse de fuentes naturales inagotables, como la solar, no contribuyen al calentamiento global.

Y es que la transición hacia una energía más limpia hace eco en el mundo. Un informe de RatedPower muestra que 2022 será un año para el impulso de las energías renovables, entre ellas la energía solar. De acuerdo con el documento, se estima que este año el sector solar, a nivel mundial, alcanzará la capacidad de 200 GW, superando el récord de 127 GW de 2021.

Adicionalmente, y de acuerdo con la Agencia Internacional de Energía, IEA, por sus siglas en inglés, la generación de energía a partir de fuentes renovables crecerá un 50% en los próximos cinco años, especialmente por la instalación de paneles fotovoltaicos que representarán el 60% de este incremento frente al 25% que registrarán los sistemas eólicos.

Este avance de la energía solar ha incentivado también la investigación sobre nuevos materiales que faciliten su masificación. Entre estos se encuentran las perovskitas, una familia de compuestos con una estructura particular, que cuentan con gran potencial para su uso en paneles solares gracias a su capacidad de absorción de la radiación. Adicionalmente su flexibilidad y bajo peso, al depositarse en capas delgadas, y la posibilidad de sintetizarlas con bajos costos e impactos ambientales cuando se comparan con las tecnologías basadas en silicio, las hacen
muy atractivas.

El estudio de las perovskitas es, precisamente, la línea de investigación de Pablo Ortiz Herrera, profesor asociado del Departamento de Ingeniería Química y de Alimentos y María Teresa Cortés del Departamento de Química de la Facultad de Ciencias de la Universidad de los Andes, quienes llevan seis años generando conocimiento científico en beneficio de mejorar el desempeño de dispositivos basados en estos materiales.

“Las perovskitas cuentan con una gran capacidad para absorber la radiación solar y generar energía eléctrica de forma muy eficiente. En solo 12 años de investigación a nivel mundial se han alcanzado valores de conversión superiores al 25%. Actualmente, sin embargo, su tiempo de vida está alrededor de solo año y medio, muy bajo en comparación al del silicio, el material tradicional con el que se fabrican los paneles solares y que tiene una durabilidad que supera los 20 años. Ese es el gran reto, incrementar la estabilidad de las celdas basadas en perovskitas para
permitir su comercialización y masificación”, sostuvo Ortiz.

De acuerdo con el profesor, aunque el uso de los perovskitas en paneles solares aún está en fase de investigación en laboratorio, esto no resta importancia frente a un futuro prometedor del uso de este material.

“Es una gran apuesta de la comunidad científica internacional, que hoy trabaja en el mejoramiento de algunos aspectos que limitan su uso, en temas como la sensibilidad frente al oxígeno y a la humedad, lo cual es una desventaja frente al silicio. Por otra parte, actualmente muchas de las perovskitas investigadas contienen plomo y su sustitución será necesaria para evitar los impactos en la fase de fin de vida del producto”, añadió el profesor.

“La cantidad de energía que irradia el sol sobre el planeta, de forma aprovechable con la tecnología actual, es aproximadamente 2 mil veces más de la energía total que consumimos. Sin embargo, de ese total, sólo un 3% proviene de paneles solares”: Pablo Ortiz.

El potencial colombiano

Aunque en el futuro próximo no se vislumbra en Colombia una producción de este material a gran escala, debido principalmente a que el país no cuenta con la infraestructura tecnológica necesaria, si debe estar preparado para hacer transferencia de las nuevas tecnologías en energía solar que permitan implementarlas de una manera adecuada y sostenible.

“Esta es una investigación experimental, cuyo impacto puede ser de mediano o largo plazo. De lo que estamos seguros es que contribuirá al desarrollo de las energías renovables. Así mismo, cada vez será más importante que a la par con el desarrollo de tecnologías para un mejor aprovechamiento de la energía solar, se avance también en educación con respecto a nuevas alternativas en energía y soluciones energéticas”, añadió el profesor.

“Colombia por su posición geográfica y climatología es un país que puede aprovechar aún más la energía solar y generar electricidad en comunidades en la Orinoquia y la Amazonia, La Guajira, entre otras. En estas regiones los altos niveles
de radiación favorecen el empleo de paneles solares, contribuyendo a su vez con la reducción en el uso de combustibles fósiles pero sobre todo brindando conectividad, seguridad y autonomía a la población”: Pablo Ortiz.“

Esta importante investigación se viene desarrollando con el apoyo de estudiantes de postdoctorado, doctorado, maestría y pregrado de los departamentos de Ingeniería Química y Química de la universidad. Además, ya se han producido publicaciones importantes, de las cuales se destacan: Electrodeposited PEDOT:PSS-Al2O3 Improves the Steady-State Efficiency of Inverted Perovskite Solar Cells y NaCl doped electrochemical PEDOT:PSS layers for inverted perovskite solar cells with enhanced stability.

Colombia, en términos de emisiones por energía eléctrica generada, contamina menos que otros lugares del mundo puesto que más del 65% de su matriz proviene de hidroeléctricas y el 35% restante de energías basadas en gas y carbón principalmente. Sin embargo, hemos retrocedido ya que para contrarrestar la variabilidad climática incrementamos en las últimas décadas el porcentaje en el uso de combustibles fósiles.

 

 

[1] Pronósticos y tendencias clave en la industria renovable mundial y de energía
solar en 2022 (marzo 2022). Obtenido de: https://www.solarinfo.es/