ELABORAN CELDAS SOLARES MÁS EFICIENTES CON MINERAL PEROVSKITA
· Diego Solís Ibarra
explicó que una de sus ventajas es el alto nivel de absorción de radiación y
menor costo.
A partir de la utilización
de ciertas estructuras químicas como las de tipo perovskita, el empleo
generalizado de energías renovables, como la solar, pueden constituirse en
alternativa competitiva a las tecnologías tradicionales, afirmó Diego Solís
Ibarra, investigador del Instituto de Investigaciones en Materiales (IIM) de la
UNAM.
Se trata de un
mineral hecho de trióxido de titanio y de calcio, relativamente raro en la
corteza terrestre; se cristaliza y forma una estructura química de rombo. Fue
descubierta en los Montes Urales de Rusia por Gustave Rose, en 1839, y nombrada
en honor del minerologista ruso Lev Alekseyevich von Perovski.
El nombre se aplica
también a un grupo general de cristales que presentan la misma estructura de
dicho mineral, aunque cambien sus componentes químicos esenciales. Con estos
materiales ensayan varios grupos de investigación en el mundo, entre ellos uno
del IIM de la UNAM, para lograr celdas solares más eficientes, informó Solís
Ibarra.
El investigador
ofreció la plática “De la química a la luz: celdas solares, LEDS y el
fascinante mundo de las perovskitas”, como parte del ciclo de conferencias La
ciencia más allá del aula, iniciativa de divulgación científica de la Facultad
de Química (FQ) de la UNAM, fundada y coordinada por Lena Ruiz Azuara,
investigadora emérita de esta entidad académica, quien fungió como
presentadora.
En el encuentro,
realizado en el auditorio B de la FQ, en formato híbrido, Solís Ibarra detalló:
el Sol es una vasta fuente de energía, pues en 20 días irradia el equivalente a
todo el carbón, petróleo y gas conocidos en la Tierra. Y aunque no podemos
captar toda su energía, en la actualidad se desarrollan nuevos productos para
absorber lo más posible.
Hasta ahora, los
paneles solares para captarla se elaboran básicamente de silicio cristalino, lo
cual los hace duraderos, con buena eficiencia de absorción, tecnología
establecida y económicamente rentable, expuso.
El químico
consideró que estos productos tienen en su contra el alto costo, la
contaminación asociada y el límite de eficiencia. Para solucionar este
inconveniente y reducir su costo, Solís Ibarra y sus colaboradores ensayan con
celdas solares de perovskita, las cuales tuvieron en 2009 una eficiencia de 3.8
por ciento, y para 2023 mejoraron hasta captar 26.1 por ciento de la energía
solar.
Las que ocupan los
científicos respetan la estructura básica de rombo del mineral natural, pero
pueden desarrollarse de diversas combinaciones químicas.
El científico
mencionó algunas de las propiedades de las perovskitas: son semiconductores,
aislantes, conductores y hasta superconductores. Por ello, son útiles como
ferroeléctricos (sólidos con una polarización espontánea, incluso en ausencia
de campo eléctrico); piezoeléctricos (con la capacidad de concebir carga
eléctrica interna a partir de la tensión mecánica); magnetorresistentes (es
decir, que cambia la resistencia eléctrica de un conductor cuando se le aplica
un campo magnético); y conductores iónicos (que contienen iones, átomos con una
carga eléctrica).
Entre las ventajas
de las celdas solares de estructura con dicho mineral, están: alta eficiencia
de conversión; elevados coeficientes de absorción solar; precursores de los
materiales baratos y abundantes; versatilidad de procesamiento; defectos
benignos y gran movilidad de electrones y huecos.
Solís Ibarra
también se refirió a sus desventajas, entre ellas: sensibilidad a la humedad;
problemas de escalabilidad; toxicidad del plomo que contienen; componente
quebradizo y lograr su estabilidad a largo plazo.
El investigador
detalló que para fabricar celdas solares con capacidad de un megawatt se
requieren siete toneladas de silicio; sin embargo, se puede lograr con 35
gramos de materiales con estructura de perovskita.
Con estos insumos
se ensayan además nuevas aplicaciones para producir diodos emisores de luz
(LED, por el acrónimo en inglés de Light Emitting Diode), los cuales son tecnologías
ahorradoras y de alta eficiencia.
Incluso se pueden
desarrollar fotocatalizadores (materiales semiconductores que actúan acelerando
la velocidad de las reacciones químicas de oxidación) y fotodetectores
(sensores que generan una señal eléctrica dependiente de la luz u otra
radiación electromagnética que recibe).
FUENTE: UNAM
