updated 7:44 AM, Jul 12, 2020 America/Bogota
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Perovskita: 'el próximo avance solar que podría darnos energía infinita para 2025 '

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Aprovechar la carga madre del poder del sol está casi a nuestro alcance. 
 
La Perovskite ahora ha logrado romper el techo de cristal de eficiencia.La Perovskite ahora ha logrado romper el techo de cristal de eficiencia.El sol, nuestra principal fuente de energía, baña nuestro Planeta Azul con más energía solar de la que podemos esperar usar razonablemente. Cada hora, el sol nos envía 430 quintillones de julios de energía, más de los 410 quintillones de julios que los humanos consumen en todo un año. Dado que es probable que el sol esté alrededor durante otros cinco mil millones de años, tenemos una fuente de energía prácticamente ilimitada, si tan solo pudiéramos aprovecharla de manera eficiente. 
 
Desafortunadamente, actualmente solo podemos aprovechar una cantidad minúscula de esta energía debido a limitaciones técnicas.
 
Pero eso podría ser sobre el cambio, gracias a los avances en un cristal maravilloso: la perovskita.
 
El Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) del Departamento de Energía de EE. UU. (DOE) ha forjado un consorcio público-privado denominado US-MAP para el  Consorcio de Fabricación de Perovskitas Avanzadas de EE. UU. , Que tiene como objetivo acelerar el desarrollo de células solares de perovskita de bajo costo   para El mercado global.
 
Paneles de silicio
 
Según la AIE,  la energía solar suministró solo 592GW , o un mero 2,2%, de los 26,571GW del mundo en consumo de electricidad en 2018. Eso fue después de un impresionante crecimiento del 20% en las instalaciones fotovoltaicas globales con casi 100GW.
 
Más del 90% de los paneles fotovoltaicos (PV) instalados se construyeron con silicio cristalizado. 
 
Los paneles de silicio tienen sus ventajas: son bastante robustos y relativamente fáciles de instalar. Gracias a los avances en los métodos de fabricación, se han vuelto bastante baratos en la última década, particularmente los paneles policristalinos construidos en las fábricas chinas.
 
Sin embargo, tienen un inconveniente importante: los  paneles fotovoltaicos de silicio son bastante ineficientes , con los modelos más asequibles que gestionan solo un 7% -16% de eficiencia energética dependiendo de factores como la ubicación, la orientación y las condiciones climáticas. Los paneles de Si están basados ​​en obleas en lugar de películas delgadas, lo que los hace más resistentes y duraderos, pero la compensación es un sacrificio de eficiencia.  
 
Para satisfacer el creciente apetito energético del mundo, y lograr el tipo de objetivos de descarbonización que ayudarían a frenar el impacto del cambio climático, tomaría cientos de años construir e instalar suficientes paneles fotovoltaicos de silicio. 
 
Esto es demasiado lento, dado que  tenemos una mera ventana de 10 años para actuar  para evitar un cambio climático irreversible y catastrófico.
 
Más críticamente, los mejores (y más caros) paneles de silicio hasta la fecha cuentan con una calificación de eficiencia de 26.7%, muy cerca del máximo teórico de 29.1%.
 
Durante años, los científicos han experimentado con formaciones de cristal alternativas que permitirían a paneles de tamaño similar capturar más energía. Hasta ahora, surgieron pocos diseños que fueran comercialmente viables, particularmente células de película delgada que en teoría podrían alcanzar niveles mucho más altos de eficiencia.
 
Los paneles fotovoltaicos de película delgada pueden absorber más luz y, por lo tanto, producir más energía. Estos paneles se pueden fabricar de forma económica y rápida, satisfaciendo más demanda de energía en menos tiempo. Existen  algunos tipos diferentes de película delgada  , todos un poco diferentes de los paneles fotovoltaicos estándar de silicio cristalino (c-si). 
 
Los paneles de silicio amorfo (a-Si) son la forma más antigua de película delgada: un vapor químico deposita una capa delgada de silicio sobre vidrio o plástico, produciendo un panel de bajo peso que no es muy eficiente en términos de energía, logrando un 13.6%. Luego están los paneles de telururo de cadmio (CdTe), que utiliza la partícula de cadmio en el vidrio para producir un panel de alta eficiencia. 
 
El inconveniente es el cadmio metálico, que es tóxico y difícil de producir en grandes cantidades. 
 
Estos paneles generalmente se producen utilizando tecnología de evaporación: las partículas se sobrecalientan y el vapor se pulveriza sobre una superficie dura, como el vidrio. Son delgados, pero no tan confiables o duraderos como los paneles c-si, que actualmente dominan el mercado.
 
NREL Perovskita Avance
 
Perovskite ahora ha logrado romper el techo de cristal de eficiencia.
 
Las perovskitas son una familia de cristales que lleva el nombre del geólogo ruso Leo Perovski, "perovskitas". Comparten un conjunto de características que los convierten en posibles bloques de construcción para las células solares: alta superconductividad, magnetorresistencia y ferroelectricidad. Los paneles fotovoltaicos de película delgada de Perovskite pueden absorber la luz de una variedad más amplia de longitudes de onda, produciendo más electricidad a partir de la misma intensidad solar.
 
En 2012, los científicos finalmente lograron fabricar células solares de perovskita de película delgada, que lograron eficiencias superiores al 10%. Pero desde entonces, la eficiencia en los nuevos diseños de celdas de perovskita se ha disparado:  los modelos recientes pueden alcanzar el 20% , todo desde una celda de película delgada que (en teoría) es mucho más fácil y más barata de fabricar que un panel de silicio de película gruesa.
 
En la Universidad de Oxford, los  investigadores alcanzaron un 25% de eficiencia ; Un equipo de investigación alemán ha alcanzado el 21,6%, mientras que un nuevo récord se estableció en diciembre de 2018, cuando un laboratorio de Oxford  alcanzó el 28% de eficiencia.
 
El Laboratorio Nacional de Energía Renovable NREL ha podido construir una celda compuesta de Silicio-Perovskita colocando perovskitas encima de una celda solar de silicio para crear una celda solar de múltiples funciones, con la nueva celda con una eficiencia del 27% en comparación con solo el 21% cuando solo se utiliza silicio. usado. 
 
Pero quizás lo más significativo es que la organización ha  podido aumentar la longevidad  de las células solares de Perovskita al alterar su composición química para superar la segregación de fases inducida por la luz, un proceso a través del cual las aleaciones que componen las células solares se descomponen cuando se exponen a luz continua. 
 
Paneles de perovskita de bajo costo
 
La energía solar se ha vuelto más asequible, accesible y prevalente que nunca gracias a las mejoras tecnológicas, la adquisición competitiva y una gran base de desarrolladores de proyectos experimentados e internacionalmente activos.
 
Según la Agencia Internacional de Energía Renovable ( IRENA ), la generación de energía solar ahora es completamente competitiva con las plantas de energía de combustibles fósiles, con un costo global promedio ponderado  de electricidad (LCOE)  para las células fotovoltaicas solares a escala de servicios públicos que ha disminuido un 75% por debajo de USD 0.10 / kWh desde 2010.
 
 
Global Energy Cost
 
 
Fuente: IRENA
 
Sin embargo, aún queda trabajo por hacer.
 
Con un LCOE de $ 0.085 / kWh para celdas fotovoltaicas y $ 0.185 / kWh para concentrar proyectos solares, la energía solar (escala de servicios públicos + techo residencial) sigue siendo más costosa que otras fuentes renovables, como la hidroeléctrica, eólica terrestre, geotérmica y bioenergía.
 
US-MAP planea resolver problemas principalmente relacionados con la fabricación y la durabilidad y también abordar problemas de sostenibilidad relacionados principalmente con el uso de plomo y otros metales. El consorcio se centrará en la financiación de fuentes federales y también explorará la financiación del sector privado.
 
Con suerte, será capaz de hacer realidad  esta predicción de IEA  al hacer que la energía solar sea una de las  formas más baratas, si no  la más barata, de generar electricidad para 2025.
 
Lcoe Electric
 
El promedio ponderado por capacidad es el costo promedio nivelado por tecnología, ponderado por la nueva capacidad que entra en línea en cada región. Las adiciones de capacidad para cada región se basan en adiciones de 2023 a 2025. Las tecnologías para las que no se esperan adiciones de capacidad no tienen un promedio ponderado por capacidad y están marcadas como NB, o no construidas.
 
2O & M = operaciones y mantenimiento.
 
Fuente: EIA
 
Por Alex Kimani para Oili