La UJI diseña y prueba en un clima real minimódulos solares de perovskita para estudiar su eficiencia energética

Una investigación liderada por el catedrático Ivan Mora Seró del Instituto de Materiales Avanzados (INAM) de la Universitat Jaume I -desarrollada con la colaboración de la Universidad de Antioquía de Medellín (Colombia)- ha sido pionera en el diseño y la prueba de minimódulos de células de perovskita en condiciones climáticas reales. Las conclusiones de este trabajo sobre eficiencia energética se han publicado recientemente en la revista Nature Energy.

Este estudio centrado en la nueva generación de células solares, construidas con perovskita, ha implicado pasar de los laboratorios a condiciones climáticas reales, en el exterior, con la finalidad de estudiar su eficiencia energética a lo largo del tiempo. Las células solares de perovskita han revolucionado el campo de la fotovoltaica en la última década, a causa de su enorme potencial de obtener altas eficiencias a muy bajo coste de producción, además de ofrecer la posibilidad de desarrollarse en sustratos flexibles, a diferencia de las células de silicio. Al tratarse de una nueva tecnología, la mayoría del estudios se han realizado en laboratorio, pero como toda tecnología fotovoltaica, requieren ser probados en condiciones ambientales naturales pues son más exigentes que el laboratorio, con continuos ciclos noche y día, además de sufrir las diversas condiciones climatológicas.

El nuevo estudio presentado en la revista Nature Energy aprovecha esta variabilidad de las condiciones exteriores, como por ejemplo los diferentes grados de iluminación que implica el ciclo noche-día para, no solo monitorizar la evolución de los módulos solar, sino para relacionar esta evolución con los diferentes procesos físicos. «Esto permitirá mejorar la optimización de esta tecnología de cara a su futura comercialización, además de poder extenderse a otros tipos de tecnologías fotovoltaicas», según el equipo de la investigación.

El trabajo se ha desarrollado conjuntamente con investigadores del Centro de Investigación Innovación y Desarrollo (CIDEMAT) de la Universidad de Antiloquia, donde se han hecho las medidas experimentales. «La técnica ha hecho posible que se aprovecharan las diversas magnitudes de luz solar que se producen a lo largo del día para testar los módulos en condiciones reales y encontrar mecanismos físicos que mantienen o reducen su eficacia», argumenta el profesor e investigador del la UJI Ivan Mora Seró.

Los minimódulos de perovskita se fabricaron y se testaron durante varios meses en las instalaciones del Laboratorio de Evaluación al Aire Libre de Células Solares en la Universidad de Antioquía de Medellín (Colombia) por parte de Esteban Velilla y bajo la dirección del profesor Franklin Jaramillo. Los datos de este estudio fueron evaluadas en la Universitat Jaume I, donde se desarrolló la innovadora metodología de análisis, además de validar los resultados obtenidos con experimentos en laboratorio en las instalaciones del INAM durante una estancia de investigación de seis meses de Esteban Velilla.

Esta nueva metodología permite a los investigadores ver los mecanismos de degradación antes de que se detecten en la eficacia de la célula y, posteriormente, ver por qué y en qué condiciones se produce este deterioro. Además, «aquello interesante de esta técnica es que también se puede expandir para analizar otras células solares, es decir, no solo es útil para las de perovskita», comenta. Los investigadores que han desarrollado este proyecto consideran que la metodología de análisis propuesto ayudará a la consolidación y optimización de nuevas tecnologías fotovoltaicas, como por ejemplo, las innovadoras y prometedoras células solares de perovskita.

Iván Mora Seró es catedrático del Departamento de Física de la Universitat Jaume I e investigador principal del Grupo de Semiconductores Avanzados (GAS) del Instituto de Materiales Avanzados. Su investigación se ha centrado en el crecimiento de cristales, los dispositivos nanoestructurados, las propiedades de transporte y recombinación, la fotocatálisis, la caracterización eléctrica de sistemas optoelectrónicos, haciendo tanto trabajos experimentales como teóricos. Su actividad reciente se centra en nuevos conceptos para la conversión fotovoltaica y la emisión de luz (LED y amplificadores de luz) basados en dispositivos nanométricos y materiales semiconductores, siguiendo dos líneas principales: puntos cuánticos semiconductores y perovskitas de haluro. Esta última línea es, probablemente, la más líder en el desarrollo de nuevos dispositivos optoelectrónicos. En la convocatoria de 2016, Mora Seró consiguió una Consolidator Grant del Consejo Europeo de Investigación (ERC) de dos millones de euros para desarrollar su proyecto No Limit durante cinco años.

High-throughput analysis of the ideality factor to evaluate the outdoor performance of perovskite solar minimodules Esteban Velilla, Franklin Jaramillo and Iván Mora-Seró
DOI: https://doi.org/10.1038/s41560-019-0400-8

Fuente: Universitat Jaume I – UJI