Algunas de las células solares más eficientes dependen de un metal escaso cuya disponibilidad podría convertirse en un problema si algún día se fabrican millones de módulos.
Durante años, los investigadores buscaron una alternativa que permitiera mantener ese rendimiento sin depender de ese metal.
Pero entonces, un grupo de científicos decidió intentar un enfoque diferente.
Finalmente encontraron un material mucho más abundante que podía cumplir esa misma función con resultados muy prometedores.
El avance abre la puerta a fabricar este tipo de células con materiales mucho más accesibles, aunque todavía quedan desafíos antes de llevar la tecnología a la producción a gran escala.
Pero ¿cómo consiguieron reemplazar un metal tan importante sin perder eficiencia?
Cuál es el metal que estaba complicando el desarrollo de estas células solares
El metal del que estamos hablando es el indio.
Es un metal escaso y costoso que forma parte de los óxidos conductores transparentes utilizados en algunas de las células solares más eficientes desarrolladas hasta ahora.
Su rendimiento ha sido clave para alcanzar récords de eficiencia, pero su disponibilidad limitada podría convertirse en un cuello de botella si algún día hubiera que fabricar millones de módulos.
Encontrar un sustituto no fue fácil.
Desde hace años, distintos equipos de investigación buscan materiales que puedan cumplir esa función sin depender del indio.
El reemplazo debía ser transparente para dejar pasar la luz del Sol, conducir muy bien la electricidad y soportar los procesos de fabricación sin perder sus propiedades.
Se ensayaron distintas alternativas, pero mantener el mismo nivel de rendimiento resultó mucho más complicado de lo esperado.
Después de numerosos intentos, el equipo encontró una solución utilizando óxido de estaño.
A diferencia del indio, el estaño es mucho más abundante y está disponible en mayores cantidades.
Las cifras récord de un avance histórico
El secreto detrás de este logro no fue únicamente sustituir un material por otro, sino también cambiar la forma de incorporarlo a las células solares.
Como detalla el estudio publicado en la revista Science, los investigadores recurrieron a un proceso denominado deposición reactiva por plasma (RPD).
Esta técnica permite formar capas muy finas y uniformes de óxido de estaño.
El cambio también resulta atractivo desde el punto de vista económico. El estaño cuesta aproximadamente cien veces menos que el indio, además de ser mucho más abundante.
Los investigadores lograron utilizar este material tanto en la capa de recombinación como en los electrodos transparentes.
Los investigadores obtuvieron tres resultados especialmente destacados:
- 33,6 % de eficiencia certificada en pequeñas células de laboratorio de 1 cm².
- 33,2 % de eficiencia mantenida durante pruebas de optimización bajo condiciones controladas.
- 31 % de eficiencia certificada al escalar la tecnología a un minimódulo de 207,9 cm².
Superar el 30 % de eficiencia en un minimódulo de 207,9 cm² es un resultado muy prometedor porque sugiere que la tecnología puede mantenerse eficiente al aumentar de tamaño, aunque todavía queda un largo camino hasta los módulos comerciales.
Por qué el 31 % de eficiencia todavía no significa que estos paneles lleguen mañana
Alcanzar un 31 % de eficiencia en un minimódulo representa un avance importante para la investigación.
Sin embargo, existe una gran diferencia entre obtener un excelente resultado en el laboratorio y fabricar millones de paneles solares para instalarlos en viviendas o plantas fotovoltaicas.
Un panel solar comercial instalado en un tejado o en una planta fotovoltaica tiene unas dimensiones muy superiores a las del minimódulo utilizado en el estudio.
Además del tamaño, el reto más importante consiste en garantizar su durabilidad durante décadas.
Un panel comercial debe seguir funcionando durante 20 o 25 años soportando calor, humedad, radiación ultravioleta, lluvia y continuos cambios de temperatura sin perder rendimiento.
Reemplazar un metal escaso y caro como el indio por óxido de estaño ayuda a resolver uno de los posibles cuellos de botella de estas células solares, aunque todavía queda el desafío de fabricar millones de módulos fiables, duraderos y económicamente viables.
Todavía pasarán varios años antes de saber si esta tecnología puede llegar al mercado, pero el avance demuestra que sustituir un material escaso por otro mucho más abundante puede acercar un poco más ese objetivo.
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