Un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Oxford ha desarrollado un método que permite obtener celdas solares de perovskita con una alta eficiencia, un bajo coste y en diferentes colores. En un trabajo que acaba de ser publicado en la revista Nano Letters, los investigadores han descrito un novedoso método consistente en la integración de un cristal fotónico unidemensional en la celda solar, que otorga color a la celda y potencia su versatilidad, haciéndola atractiva para su integración en elementos arquitectónicos.
Nuevas perspectivas para un material que acapara la atención de la comunidad científica
En los últimos años dentro del campo de la energía solar se está asistiendo a la irrefrenable irrupción de un material conocido como perovskita. Sus propiedades ópticas y electrónicas se han revelado únicas, manteniéndose bajos sus costes de fabricación y llegándose a alcanzar valores de eficiencia que sobrepasan el 20%. Si bien estas características permiten a las celdas solares de perovskita competir con tecnología fotovoltaica comercial, una desventaja a la hora de hacerlas definitivamente atractivas para su producción a nivel industrial es que la gama de colores que presentan es muy limitada.
Los grupos liderados por los Profesores de Investigación Hernán Míguez (CSIC) y Henry Snaith (Universidad de Oxford) han logrado superar esta limitación incorporando a la celda solar una estructura fotónica denominada cristal fotónico unidimensional. El método desarrollado es sencillo y barato, y provee al dispositivo fotovoltaico de una gama de colores que cubre todo el espectro visible. Además no influye en las propiedades de la perovskita, permitiendo que se mantengan los altos valores de eficiencia de la celda solar.
Hernán Míguez es Profesor de Investigación del CSIC y líder del Grupo de Materiales Ópticos Multifuncionales del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla perteneciente al cicCartuja. Sus resultados le han llevado a recibir la distinción como mejor grupo de investigación joven por parte del Ayuntamiento de Sevilla. Hernán nos explica que “en nuestra vida cotidiana, el color que observamos se debe principalmente a la absorción de la luz. Por el contrario, los cristales fotónicos son estructuras ópticas que presentan color debido a un fenómeno conocido como interferencia óptica, que da lugar a reflexiones de vivos colores. En nuestro grupo llevamos mucho tiempo investigando sus propiedades y proponiendo su uso en distintos dispositivos. Ha sido este conocimiento previo lo que nos ha permitido diseñar y preparar la estructura idónea para ser integrada en la celda solar de perovskita”.
Henry Snaith es líder del Grupo de Dispositivos Fotovoltaicos y Optoelectrónicos de la Universidad de Oxford, y ha sido recientemente nombrado investigador joven de excelencia por la Material Research Society. Henry nos señala que “una gran fracción de los costes derivados de la energía solar no proviene de la mera fabricación del dispositivo, sino que existen otros costes como el alquiler de terrenos, soportes y servicios. Una manera inteligente de recortar estos gastos fijos es integrar las celdas solares en nuestro entorno: fachadas, toldos, vehículos… y para hacerlo posible es esencial que presenten colores vivos”.
Hernán Miguez y Henry Snaith son adjudicatarios de sendas Starting Grants financiadas por el Consejo Europeo de Investigación (ERC, European Research Council). Estas becas están destinadas a apoyar la “investigación de frontera”, con un enfoque particular en las propuestas que son interdisciplinares, pioneras, o no convencionales. En concreto, POLIGHT e HYPER son los respectivos nombres de las starting grants que han financiado esta investigación que ha dado lugar no solo a la publicación en revistas científicas de alto impacto, sino también a una patente internacional.
Referencias:
Wei Zhang, Miguel Anaya, Gabriel Lozano, Mauricio E. Calvo, Michael B. Johnston, Hernán Míguez y Henry J. Snaith. Highly Efficient Perovskite Solar Cells with Tuneable Structural Color. Nano Letters. DOI: 10.1021/nl504349z
XiaoZhi Lim. Solar cells—now in a rainbow of colors. Science. DOI: 10.1126/science.aaa7830
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