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Perovskita, el nuevo material capaz de recolectar luz

Este cristal sintetizado puede convertir la luz del sol de manera más eficiente de lo que se pensaba inicialmente, por lo que podría ser utilizado en celdas solares, autos, ventanas o muros para utilizar la energía del astro de una manera más eficiente. 
Bloomberg
21 marzo 2017 14:5 Última actualización 21 marzo 2017 14:12
perovskita

perovskita

Imagine un futuro en el que las celdas solares puedan ser rociadas o impresas en las ventanas de los rascacielos o en el techo de los vehículos utilitarios deportivos… y a precios posiblemente mucho más baratos que los actuales paneles a base de silicio.

No es algo tan rebuscado como parece. Los investigadores y los ejecutivos de empresas de energía solar piensan que hay buenas probabilidades de que la economía de esta industria de 42 mil millones de dólares pronto se vea alterada por algo llamado perovskita, un grupo de materiales que pueden usarse para recolectar luz cuando se los convierte en una estructura cristalina.

Se prevé que la perovskitas, que pueden mezclarse en soluciones líquidas y depositarse en una variedad de superficies, podrían tener un papel crucial en la expansión de las aplicaciones de energía solar con celdas tan eficientes como las que se fabrican actualmente con silicio. Una compañía británica apunta a tener una celda solar de perovskita de película delgada comercialmente disponible a fines de 2018.

"Este es el líder de las tecnologías de celdas solares de bajo costo", dijo Hiroshi Segawa, profesor de la Universidad de Tokio que dirige un proyecto de cinco años financiado por el gobierno japonés que agrupa a universidades y compañías como Panasonic y Fujifilm para desarrollar tecnología de perovskita.

No todo el mundo está convencido de que la perovskita vaya a cambiar las reglas del juego de la industria y acabe con la fuerte dependencia de las células fotovoltaicas de silicio. Dicho esto, investigaciones recientes que apuntan al potencial del material continúan concitando el interés de la comunidad de investigación de la energía solar.

El Foro Económico Mundial eligió al material como una de las diez principales tecnologías emergentes de 2016. Entretanto, los fabricantes de paneles solares y las mejores universidades de Europa, Estados Unidos y Asia se apresuran a comercializar la tecnología, en tanto los investigadores producen hasta mil 500 trabajos de investigación por año sobre el material.

Crece el impulso

La utilidad de la perovskita se insinuó por primera vez en 2006, cuando Tsutomu Miyasaka, profesor de la Universidad Toin de Yokohama, fue abordado por un estudiante de posgrado interesado en averiguar cuán efectivo era el material para convertir la luz solar en electricidad.

Aunque había probado una serie de materiales diferentes para paneles solares, el académico japonés nunca había oído hablar del cristal sintetizado, dijo Miyasaka en una entrevista.

La idea de usar perovskita, que se basa en la misma estructura que un mineral que lleva el nombre del mineralogista ruso Lev Perovski, inicialmente no llegó a ninguna parte. Su estructura no se conocía muy bien y la industria ya se había atado al silicio por considerarlo el mejor material para convertir la luz solar en electricidad.

Las cosas comenzaron a cambiar para la perovskita con la primera publicación de una investigación sobre el material realizada por el grupo de Miyasaka en The Journal of the American Chemical Society en 2009.

Desde entonces, el entusiasmo ha crecido, gracias a la investigación que muestra que la perovskita puede convertir la luz del sol de manera más eficiente de lo que se pensaba inicialmente. El gran avance se produjo en 2012, cuando la eficiencia de conversión del material -la parte de la luz solar que se puede convertir en electricidad- superó el 10 por ciento por primera vez.

La eficiencia de las células de perovskita ha mejorado aún más -más del 20 por ciento en el laboratorio- hasta un nivel que a las celdas de silicio les llevó años alcanzar. Aunque las celdas solares convencionales aún son más eficientes, ya que tienen una eficiencia de conversión de alrededor del 25 por ciento, están estancadas en ese nivel desde hace unos 15 años, según el Foro Económico Mundial.

Las mejoras en eficiencia sigue en crecimiento. En diciembre, ingenieros de la Universidad Green de Nuevo Sur de Gales anunciaron que ellos lograron un récord de 12.1 de eficiencia en una medida celular de 16 centímetros cuadrados. Esa es la eficiencia más alta en una celda solar de perovskita registrada hasta la fecha. 

En septiembre, la Escuela Politécnica Federal de Lausana en Suiza dijo que sus científicos lograron una eficiencia de 21.6 por ciento al añadir rubidio para darle estabilidad. Panasonic, quien realiza paneles solares a base de silicon, también formó parte del proyecto suizo. 

Investigadores en la Universidad de Stanford y en la Universidad de Oxford escribieron en octubre que su tecnología obtuvo un 20.3 por ciento de eficiencia, de acuerdo a sus sitios. La ganancia se logró al apilar dos células de perovskita para capturar ondas de baja y alta energía. 

Estos avances han enraizado la posibilidad de que algún día las células de perovskita puede ser puestas en los techos de los autos, en ventanas o en muros. 

Oxford Photovoltaics, un departamento subproducto de la Universidad de Oxford, mencionó que su desarrollo de una delgada capa de celdas solares de perovskita podría ser impresa directamente en celdas solares de silicon. En diciembre, también mencionó haber obtenido 10 millones de dólares en financiamiento adicional de inversores, entre ellos Statoil ASA. 

"Nosotros esperamos tener un producto que encaje con los requerimientos de la industria para finales de 2017, añadiendo tiempo para la certificación, producción, y pruebas, nuestro primer producto podría comercializarse hacia finales de 2018", dijo en un mail Frank Averdun, CEO de Oxford Photovoltaics.

"Los retos aún persisten. Número uno, los investigadores deben asegurarse de que el material permanezca estable en exteriores por mayores periodos de tiempo. Los métodos de pintura sobre el material en grandes superficies también deben se probadas. Es difícil realizar un recubrimiento continuo", mencionó Masanori Iida, una oficial en el sector de diseño y tecnología en Panasonic. 

"Las perovskitas aún no están listas. Éstas se degradan muy rápido", dijo Robert Armstrong, director de la iniciativa de energía del Instituto Tecnológico de Massachusetts.

Otros son cautos acerca de las viabilidades comerciales de esta nueva tecnología solar. "Ciertamente serán más de cinco años y podría ser nunca. Para que una tecnología pueda ser comercializada necesita estar certificada y el proceso de prueba puede tomar tiempo. Se necesita que alguien financie la operación para que pueda escalar a la producción", dijeron los profesores en la Universidad del Nuevo Sur de Gales. 

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