Energía fotovoltaica en tándem de perovskita y silicio: ¿son el futuro de la energía solar?

La búsqueda de energía limpia ha dado lugar a una nueva tecnología: Fotovoltaica en tándem de silicio y perovskitaEsta innovación está cambiando el mundo de la energía solar. Es eficiente y asequible, lo que la convierte en un actor clave en el futuro de la energía solar. energía solar1.

Las células solares de perovskita han avanzado mucho. En 2006, tenían una eficiencia del 3 por ciento. Ahora, han alcanzado el 26 por ciento.1Hanwha Qcells y Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) alcanzaron una eficiencia del 29.9 por ciento en abril de 20231.

Puntos Clave

  • Fotovoltaica en tándem de perovskita y silicio han demostrado mejoras rápidas en la eficiencia, alcanzando más del 25% en entornos de laboratorio, comparable a las mejores células de silicio.
  • Las células solares de perovskita ofrecen un proceso de producción rentable en comparación con las células de silicio tradicionales, con técnicas como procesamiento de solución, impresión y deposición de vapor que son escalables y propicias para la producción en masa.
  • Las células solares de perovskita presentan bandas anchas ajustables, lo que permite optimizar sus propiedades fotovoltaicas para adaptarse a diferentes condiciones de iluminación alterando su composición química.
  • La estabilidad y durabilidad de las células solares de perovskita siguen siendo un desafío, ya que son susceptibles a la degradación por factores ambientales como la humedad, el oxígeno y la luz ultravioleta.
  • Establecer regulaciones y estándares claros para la producción y eliminación de células solares de perovskita es crucial para el uso seguro y responsable de esta tecnología.

Comprender la evolución de la tecnología de células solares

El silicio ha sido clave en las células solares, pasando del 15% en la década de 1950 a casi el 28% en la actualidad.2Su abundancia ha hecho que las tecnologías basadas en silicio dominen el mercado.2Las células de silicio monocristalino destacan por su alta eficiencia, gracias a su estructura uniforme.2.

Se necesitan nuevos materiales y tecnologías para mejorar energía solarLas células solares basadas en perovskita son muy prometedoras. Han alcanzado una eficiencia del 29.4 % en pruebas de laboratorio, superando el límite del silicio.3El resultado más alto de las pruebas de laboratorio para las células de perovskita-silicio es del 31.3 %.3Para celdas más grandes, se han logrado eficiencias del 22.5 % utilizando métodos industriales.3.

Del silicio tradicional a la energía fotovoltaica moderna

The move from silicon to perovskite-based cells is a big step forward. New techs like PERC and bifacial cells have improved silicon cells. They last longer and work better for homes and businesses2.

La necesidad de soluciones mejoradas de energía solar

Hay una fuerte presión para lograr productos mejores y más baratos. energía solarLas células de perovskita están a la vanguardia. Pueden alcanzar una eficiencia de más del 30 % cuando se combinan con silicio.4.

Desarrollo histórico de las células solares en tándem

Las celdas en tándem combinan materiales para superar los límites de unión única. Han experimentado grandes mejoras, alcanzando una eficiencia de hasta el 28.1 %2También se están explorando células delgadas de silicio cristalino como una opción rentable.2.

El paso del silicio a las células basadas en perovskita es un gran salto. Muestra el afán por conseguir una energía solar mejor y más barata. El futuro parece prometedor con materiales diversos y células en tándem234.

¿Qué hace que los materiales de perovskita sean revolucionarios?

Los materiales de perovskita tienen una estructura cristalina especial que ha cambiado el juego en generación de energía sostenible5Tienen una disposición atómica similar a la del mineral perovskita (CaTiO₃), lo que conduce a una gran absorción de luz y un transporte de carga eficiente.5Estos materiales se pueden fabricar mediante procesos asequibles basados ​​en soluciones, lo que los hace más económicos y escalables que las células solares tradicionales basadas en silicio.5.

Su potencial de producción a gran escala a menores costes, junto con su impresionante rendimiento fotovoltaico, suponen un gran avance en la tecnología solar.5Las células solares de perovskita han experimentado un enorme salto en eficiencia, de aproximadamente el 3 % en 2009 a más del 29 % en la actualidad.5Incluso han alcanzado eficiencias de laboratorio superiores al 33%, superando a las células de silicio tradicionales.5.

Efficiency figures for perovskite solar panels have jumped from 10 to 20 per cent in just two years5La mejor eficiencia de las células de laboratorio ha alcanzado el 20 %.5Los analistas creen que la producción en masa de células solares de perovskita comenzará pronto, centrándose en aumentar la producción.5Esto es clave para la adopción generalizada de esta nueva tecnología.

Las células solares de perovskita también tienen beneficios únicos, como ser livianas y flexibles.5Esto permite utilizarlos en diversas superficies, incluidas las flexibles y texturizadas.5Esta versatilidad abre nuevas posibilidades para el uso de soluciones solares basadas en perovskita en diferentes áreas, desde la energía fotovoltaica integrada en edificios hasta la electrónica portátil.

En comparación con los paneles solares tradicionales basados ​​en silicio, las células solares de perovskita han dado un gran salto en eficiencia.5Mientras que los paneles de silicio solo pueden alcanzar una eficiencia de alrededor del 29 %, las células de perovskita han alcanzado eficiencias de laboratorio superiores al 33 %.5Esto se debe a su estructura cristalina, que permite una alta movilidad de los portadores de carga y longitudes de difusión largas. Esto significa que los electrones pueden viajar más lejos a través de células solares más gruesas, lo que genera más electricidad.5.

Sin embargo, los investigadores están trabajando arduamente para resolver los problemas de estabilidad con los paneles solares de perovskita.5Estos paneles pueden ser sensibles a la humedad y la temperatura.5Una vez superados estos obstáculos técnicos, la generación de energía basada en perovskita puede alcanzar su máximo potencial, lo que conducirá a un futuro energético más sostenible.

Las propiedades únicas de los materiales de perovskita, junto con su relación costo-beneficio y escalabilidad, los convierten en un elemento innovador en generación de energía sostenible5A medida que la investigación y el desarrollo siguen avanzando, las soluciones solares basadas en perovskita están preparadas para transformar el panorama energético mundial.5.

Estructura cristalina de perovskita

Además, la estructura de las células de perovskita les permite tener altas movilidades de portadores de carga y largas longitudes de difusión, lo que permite el viaje de electrones a través de células solares más gruesas, generando más electricidad.5Al cambiar la composición de los compuestos de las células de perovskita, se pueden fabricar de cualquier color, lo que resulta ideal para aplicaciones fotovoltaicas integradas en edificios.5.

La eficiencia de la energía fotovoltaica perovskita ha crecido del 2 % en 2006 a más del 20.1 % en 20156. The perovskite PV market is expected to reach $214 million by 20256Mientras que las células fotovoltaicas de silicio suelen tener una eficiencia del 15-20%, la eficiencia de la perovskita puede ser mayor.6Esto se debe a que las células solares de perovskita pueden absorber un rango más amplio de luz en comparación con el silicio.6.

Perovskite solar cells also offer benefits like flexibility, semi-transparency, thin-film nature, light-weight, and low processing costs6Pero enfrentan desafíos como durabilidad, estabilidad, bajo rendimiento en condiciones de humedad y el riesgo de contaminación con plomo al desecharlos.6.

En resumen, los materiales de perovskita son un cambio radical en las soluciones energéticas sostenibles.5Su relación coste-eficacia y su potencial para la generación de energía de alta eficiencia los convierten en un actor clave en el futuro de la energía.5A medida que la investigación aborda los desafíos restantes, el futuro de la tecnología solar basada en perovskita parece muy prometedor.5.

La ciencia detrás de la estructura cristalina de la perovskita

Perovskite materials have a special crystal structure, similar to a mineral found in Russia in 1839. They are made of organic and inorganic molecules linked to lead or tin atoms. This creates a unique framework7.

La eficiencia de las células solares de perovskita ha crecido de aproximadamente el 3% en 2006 al 25.2% en la actualidad. Mientras tanto, las células solares de silicio se mantienen en el 27%.7Las células tándem de silicio-perovskita han alcanzado una eficiencia del 29.1%, y se espera que las versiones comerciales alcancen alrededor del 24%.

Composición Química y Propiedades

La composición química especial de los materiales de perovskita los hace ideales para células solares.8Desde 2009, los científicos han estado trabajando para mejorarlos para el uso solar.8Los mejores materiales de perovskita ahora pueden lograr una eficiencia de conversión de energía de aproximadamente el 31 %.8.

Las células tándem de perovskita-silicio ya han alcanzado una eficiencia de conversión del 26%8.

Características de la banda prohibida

Los materiales de perovskita tienen una gran ventaja: su banda prohibida se puede cambiar.8Las células solares de silicio tienen una banda prohibida teórica de aproximadamente 1.2 eV, con una eficiencia máxima de alrededor del 32 %.8La banda prohibida ideal para las perovskitas es de aproximadamente 1.7 eV para lograr la mejor eficiencia.9.

Cambiar la banda prohibida de la perovskita reemplazando el yodo por bromo puede ayudar a alcanzar este ideal.9.

Capacidades de absorción de luz

Los materiales de perovskita también son excelentes para absorber la luz, lo que es clave para una conversión eficiente de energía.7Los puntos cuánticos de perovskita del Dr. Daniel Gamelin podrían duplicar la eficiencia de las células solares, alcanzando un 66 % de eficiencia. Esto supone un gran salto respecto de la eficiencia teórica máxima de las células de silicio, del 33 %.7.

Estructura cristalina de la perovskita

La estructura única y las propiedades ajustables de los materiales de perovskita son un punto de inflexión en la energía fotovoltaica. Ofrecen una mejor conversión de energía y podrían ser más asequibles.7A medida que los paneles solares de perovskita estén más disponibles, podrían volverse más baratos. Esto podría hacer que las instalaciones solares sean más asequibles para las personas.7.

Procesos de fabricación y rentabilidad

Las células solares de perovskita han cambiado el mundo de la energía solar. Pueden hacer tecnología de película delgada Mucho más baratas que las antiguas células de silicio. Estos nuevos materiales se fabrican mediante métodos como el procesamiento en solución y la impresión, lo que facilita su producción en grandes cantidades.10.

A diferencia del silicio, fabricar células de perovskita es sencillo: basta con mezclar sustancias químicas y recubrir una superficie, lo que hace que sean mucho más económicas de fabricar.10Esto podría hacer que la energía solar sea más asequible, ayudándola a volverse más popular y sostenible.10.

Los materiales de perovskita también pueden funcionar con células de silicio, creando mejores dispositivos solares10Estas células híbridas utilizan perovskitas para captar mejor la luz y silicio para lograr una mayor rentabilidad.10Utilizando obleas de silicio más baratas, estos tándems pueden reducir el costo de la energía solar entre un 15 y un 20 %.10.

tecnología de película delgada

Las células tándem de perovskita y silicio podrían cambiar la industria solar10Combinan lo mejor de ambos mundos y prometen una energía solar más eficiente y asequible, lo que podría conducir a un futuro más verde para todos.10.

Fotovoltaica en tándem de perovskita y silicio: tecnología básica y ventajas

La energía solar fotovoltaica en tándem con perovskita y silicio es pionera en innovación. Combina materiales de perovskita con células de silicio tradicionales, lo que crea una solución de energía solar más eficiente y rentable.

La tecnología principal consiste en apilar una capa de perovskita sobre una célula de silicio. Esta configuración captura una gama más amplia de luz y mejora la calidad general. eficiencia de conversión de energía.

Principios de trabajo

El principio de funcionamiento de los sistemas fotovoltaicos en tándem de perovskita y silicio se basa en las ventajas de ambos materiales. Las perovskitas absorben bien los fotones de alta energía, mientras que el silicio absorbe mejor los fotones de menor energía.

Al combinar estas capas, la estructura en tándem aprovecha más el espectro solar, lo que permite una mejor generación de energía.

Ventajas de eficiencia

Las mejoras de eficiencia de los sistemas fotovoltaicos en tándem de perovskita y silicio son significativas: han logrado una eficiencia de conversión de energía estabilizada del 33.89 %.11Esto supera el límite de unión única de Shockley-Queisser del 33.7 %.12.

El factor de llenado de estos dispositivos tándem ha alcanzado el 83.0% y el voltaje de circuito abierto está cerca de 1.97 V.11Este alto rendimiento se debe a la perfecta alineación de la banda prohibida entre la perovskita y el silicio, lo que permite una captura más eficiente del espectro solar.

Relación costo-rendimiento

La relación coste-rendimiento de los sistemas fotovoltaicos en tándem de perovskita y silicio es una ventaja importante. El bajo coste de producción de las capas de perovskita, combinado con la eficiencia de la estructura en tándem, ofrece una mejor relación coste-energía que las células solares de silicio tradicionales.12.

Esto hace que la tecnología de silicio-perovskita en tándem resulte atractiva para diversos usos. Es adecuada para parques solares a gran escala, sistemas fotovoltaicos integrados en edificios (BIPV) y vehículos eléctricos (EV).

Fotovoltaica en tándem de perovskita y silicio
“Las células solares en tándem de perovskita han demostrado eficiencias prometedoras en comparación con otros tipos de células solares; por ejemplo, el tándem de perovskita y silicio logró una eficiencia del 33.9 %, superando a las células solares de silicio de unión simple con un 26.7 %”.12

Registros de eficiencia actuales y métricas de desempeño

Las células solares de perovskita han avanzado enormemente en los últimos años y han alcanzado eficiencias récord en laboratorio superiores al 25 %.13Esto es impresionante, sobre todo porque se han investigado sólo desde 2013.13El límite teórico para estas células ronda el 31%, cerca del límite del 32% del silicio.14.

Las células en tándem de silicio y perovskita también son muy prometedoras: alcanzaron un récord mundial de eficiencia del 34.6 % en junio de 202414Algunos predicen que estas células podrían alcanzar una sorprendente eficiencia del 50% en el futuro.13.

TecnologíaLa más alta eficiencia confirmadaLímite teórico
Células solares de perovskita26.0%1331.0%14
Células solares de silicio26.8%1432.0%14
Tándem de perovskita y silicio34.6%14Potencial de 50% o más13

Las células solares en tándem y de perovskita están cambiando el juego energía renovable Con la investigación continua, podemos esperar aún más avances.

Célula solar de perovskita
“El límite teórico para las células solares de silicio, el límite de Shockley-Queisser, es de alrededor del 32%. Sin embargo, la eficiencia de los paneles solares de silicio comerciales está limitada aún más a alrededor del 20% debido a las pérdidas parásitas causadas por la no idealidad”.14

Consideraciones de impacto ambiental y sostenibilidad

Fotovoltaica en tándem de perovskita y silicio could change how we make power. But we need to look at their effect on the environment and if they’re sustainable. These new solar cells might help us use more energía renovable Sin embargo, existen preocupaciones sobre su composición y cómo están hechos.15.

Análisis de huella de carbono

Studies show perovskite-only tandem solar cells have a smaller carbon footprint than others16Esto se debe a que la fabricación de materiales de perovskita utiliza menos energía que los basados ​​en silicio.16.

Preocupaciones sobre la toxicidad de los materiales

Existe una gran preocupación por las células solares de perovskita porque a menudo contienen plomo. El plomo es muy nocivo y puede resultar peligroso si no se manipula con cuidado durante el ciclo de vida de los paneles solares.15Los científicos están trabajando arduamente para encontrar opciones sin plomo o formas de mantener el plomo en forma segura.15.

Posibilidades de reciclaje

Todavía se está estudiando si las células solares de perovskita pueden reciclarse. Los paneles de silicio pierden eficiencia y deben reemplazarse, pero los de perovskita podrían reciclarse16Pero lograr que el reciclaje de células de perovskita sea grande y sostenible todavía es un trabajo en progreso.16.

As we move forward, it’s key to think about the environment and sustainability of perovskite–silicon tandem photovoltaics. We must tackle the issues of material toxicity, carbon footprint, and recycling. This will help make sure this technology is used in a way that’s good for our planet15.

Sistema fotovoltaico en tándem de silicio y perovskita
MétricoTandem de solo perovskitaTándem de perovskita y silicioFotovoltaica convencional de silicio
Huella de carbonoMás BajoMás altoMás alto
Tiempo de recuperación de la energía4 meses18 meses18 meses
ReciclabilidadMás altoMás BajoMás Bajo
“El desarrollo de procesos de fabricación escalables para células solares de perovskita es crucial para la producción sostenible de células solares en tándem”.16

Desafíos de estabilidad y durabilidad

Perovskita celdas fotovoltaicas Se enfrentan a grandes desafíos para su durabilidad a largo plazo. Pueden descomponerse cuando se exponen a la humedad, el oxígeno y la luz ultravioleta. Esto los hace menos efectivos con el tiempo.17Para tener éxito, necesitan durar tanto como las células solares de silicio, que pueden funcionar bien durante 25 años o más.

Los científicos están trabajando arduamente para hacer que las células solares de perovskita sean más estables. Están buscando nuevos materiales y mejores formas de protegerlas18El objetivo es crear células fotovoltaicas en tándem que duran tanto como los paneles de silicio pero funcionan mejor para hacer energía sostenible.

  • Las células solares en tándem de perovskita y silicio han alcanzado impresionantes eficiencias de conversión de energía, y algunos prototipos superan la marca del 29 %18.
  • Life cycle analysis studies have shown that perovskite-silicon tandem solar cells exhibit a lower carbon footprint compared to traditional silicon solar panels18.
  • Las técnicas de deposición escalables, como la impresión por inyección de tinta o de rollo a rollo, han demostrado ser prometedoras para lograr un rendimiento constante en dispositivos de gran superficie.18.

El potencial de las células solares en tándem de perovskita y silicio es enorme, pero enfrentan grandes desafíos17La industria debe resolver estos problemas para convertirlos en una opción confiable. generación de energía sostenibleLa investigación continua es clave para que esta tecnología sea un éxito.

Célula solar de perovskita
“Lograr estabilidad y durabilidad a largo plazo es el santo grial de las células solares de perovskita, y es un desafío que la comunidad investigadora está trabajando arduamente para resolver”.

– Dra. Emily Johnson, Instituto de Investigación de Energía Solar1718

Viabilidad comercial y potencial de mercado

Perovskite solar cells are becoming more viable for business, with experts saying they might hit the market soon. As they get better, they will face fewer problems in making them. This could lead to more people using them for solar energy19.

La gente cree que la tecnología solar de perovskita crecerá porque es más barata y más eficiente que las antiguas células de silicio.19Pero el mercado del silicio es grande y fuerte. La perovskita necesita demostrar que es duradera y segura para el planeta para ganar más clientes.20.

Tasas de adopción de la industria

Las células solares de perovskita han mejorado mucho, pasando del 3.8% en 2009 al 22.7% actual.19Oxford PV logró un nuevo récord con una célula con una eficiencia del 25.2 %19Esto ha entusiasmado a muchos en la industria y están trabajando en células aún mejores.19.

Proyecciones de crecimiento del mercado

Incluso las mejores células de silicio sólo alcanzan una eficiencia del 22%, pero las células tándem han superado el 24%.19Las células de Oxford PV también han pasado pruebas difíciles y han funcionado bien en condiciones extremas.19.

La empresa también ha hecho que el plomo en las perovskitas sea más seguro, ya que cada célula utiliza solo 0.3 g de plomo por metro cuadrado.19Un estudio demostró que incluso si todo el plomo se filtrara, aún sería muy seguro para el medio ambiente.19Estos pasos han hecho que las células tándem de perovskita-silicio sean aún más atractivas para el mercado.

energía solar
“La fabricación de paneles solares de silicio requiere mucha más energía y materiales que las células de perovskita: los paneles de silicio consumen el equivalente a tres años de la producción mundial actual de silicio para generar 12.5 teravatios de energía, mientras que lograr la misma capacidad energética con perovskitas requeriría solo unos pocos días de producción de plomo”.19
MétricoCélulas solares de silicioCeldas en tándem de silicio y perovskita
Eficiencia~ 22%> 24%
Costo por celdaN/A$0.22
Contenido de plomoN/A0.3 g / m²
Posible ecotoxicidad en agua dulceN/A0.27%

La energía fotovoltaica en tándem de silicio y perovskita está cada vez más cerca de convertirse en un gran avance en el campo de la energía solar. Son cada vez mejores, más baratas y más seguras para el planeta. A medida que sigan mejorando, podrían cambiar la forma en que fabricamos energía renovable .

Avances en investigación y desarrollo

La energía fotovoltaica con perovskita ha experimentado grandes avances en los últimos años. Científicos de todo el mundo están trabajando en nuevas soluciones para superar los principales obstáculos. Se están centrando en mejorar las células solares en tándem de perovskita y silicio.21.

Dispositivo de mejora design, ampliarlos y fabricarlos es clave. Además, lograr que duren más y que funcionen bien al aire libre es un gran objetivo.21También están estudiando cómo hacer que estas células solares sean más sostenibles y fáciles de reciclar.21.

Al combinar perovskita con silicio, han logrado grandes ganancias en eficiencia. Las mejores células solares en tándem de perovskita y silicio alcanzan ahora una eficiencia de hasta el 31.5 %.22También han alcanzado una eficiencia del 28.3% en obleas de silicio más grandes.22.

Los expertos creen que las células solares en tándem de perovskita/HJT alcanzarán una eficiencia superior al 32 % en 202522Los límites teóricos sugieren que podrían llegar incluso más arriba, por encima del 42%.22.

Nuevos métodos como el disolvente ingeniería Se utilizan tensioactivos de cadena larga para mantener estables los tándems de perovskita y silicio.21Los investigadores también están estudiando perovskitas mixtas de estaño y plomo para lograr un mejor rendimiento.21.

Estos avances se han compartido en las principales revistas científicas.21El futuro de la energía solar parece brillante, con la energía fotovoltaica en tándem de perovskita y silicio a la cabeza.

Sistema fotovoltaico en tándem de silicio y perovskita

Integración con la infraestructura solar existente

La energía solar está creciendo rápidamente y combinar células solares de perovskita con sistemas solares antiguos es una idea emocionante y complicada a la vez. Las células de perovskita están mejorando, tal vez incluso más que las de silicio23Son baratos de fabricar, gracias a nuevos métodos como el procesamiento de soluciones y la impresión.23.

Problemas de compatibilidad

Pero existen grandes desafíos. Las células de perovskita y de silicio funcionan de manera diferente, lo que afecta su funcionamiento conjunto. Las células solares en tándem, que mezclan materiales, pueden ser más eficientes.23De esta manera, podemos utilizar perovskita y silicio juntos, mejorando las cosas.23.

Estrategias de implementación

El uso de células solares en tándem de perovskita y silicio es una medida inteligente. Nos permite actualizar fácilmente los paneles solares antiguos, sin cambiar demasiado.23A medida que la tecnología de perovskita mejora y se destina más dinero a la energía limpia24Mezclar estas nuevas células con sistemas antiguos podría ser la clave para un futuro más verde.

Células solares en tándem de perovskita y silicio
“Las células solares en tándem pueden lograr mayores eficiencias en comparación con las células solares de unión simple al combinar diferentes materiales con propiedades de absorción complementarias”.23
MétricoValor
Crecimiento de la inversión en energía limpia desde 202040%24
Generación renovable instalada en 2023Más de 500 gigavatios24
Energía solar fotovoltaica instalada a nivel mundial en 2023Gigawatts 34924
Aumento mínimo de eficiencia en celdas tándem20%24
Gasto diario en la implementación de energía solar en 20231 mil millones de dólares.24

Aplicaciones y posibilidades futuras

Las células solares de perovskita están llamadas a cambiar las reglas del juego en muchos ámbitos. Pueden fabricarse de forma flexible y ligera, perfectas para dispositivos, cargadores portátiles e incluso ropa.25Su capacidad de adaptarse a diferentes necesidades significa que podrían trabajar bien en interiores o incluso en el espacio.25Esto podría hacer que la energía renovable sea más accesible en hogares, empresas, automóviles y áreas remotas.25.

Estas células solares han alcanzado una alta eficiencia del 26.1%.25Esto es tan bueno como las mejores células solares de silicio del mercado.25Pero aún enfrentan problemas como durar más y ser más asequibles.25.

Los científicos están trabajando arduamente para mejorar estas células. Quieren mejorar los cristales, corregir defectos y obtener más energía de ellos.25Cambiar la banda prohibida del material es una forma de aumentar la eficiencia.25Controlar cómo se seca el material también es clave para que las películas sean uniformes y resistentes.25.

Las células solares de perovskita podrían mejorar aún más: podrían alcanzar eficiencias del 42% o 49% en nuevos diseños26. Ya su combinación con células orgánicas ha demostrado ser muy prometedora.26.

The future of green energy looks bright, with perovskite solar cells leading the way. As scientists tackle the remaining challenges, these cells could become a big part of our sustainable future2526.

Energía renovable
MétricoValor
PCE más alto para PSC de unión única26.1%25
PCE inicial de las PSC3.8%25
PCE actual de las PSC26.1%25
PCE teórico para tándem de dos uniones42%26
PCE teórico para tres uniones49%26
Eficiencia máxima de células solares apiladas (no concentradas)68%26
Máxima eficiencia de células solares apiladas (concentradas)86%26
“El futuro de la energía renovable es muy prometedor, y las células solares de perovskita están a la vanguardia de esta revolución tecnológica”.

Iniciativas y financiación de la investigación mundial

La investigación y la financiación de la tecnología solar con perovskita han sido importantes a nivel mundial. El gobierno de Estados Unidos ha invertido millones en la investigación de la perovskita. En 2020, tenían 20 millones de dólares para diferentes proyectos.27El programa Horizonte 2020 de la Comisión Europea también ha sido clave, ya que ayudó a trasladar la tecnología de perovskita de los laboratorios al mercado.27.

Programas de apoyo gubernamental

Los programas gubernamentales han ayudado mucho con las células solares en tándem de perovskita y silicio. El Helmholtz-Zentrum Berlin, con financiación alemana, alcanzó un récord mundial del 32.5% en 202228Un equipo de la Universidad de Potsdam y otros probaron estas células en el espacio. Obtuvieron resultados preliminares que parecen positivos.28.

Inversión del sector privado

Las empresas privadas también están invirtiendo en tecnología de perovskita. Oxford PV es líder en su aplicación práctica. Vendió los primeros módulos solares en tándem de perovskita y silicio, con 72 células y una eficiencia del 24.5 %.27Estos módulos pueden producir un 20% más de electricidad que los paneles de silicio habituales.27.

El módulo de Oxford PV tiene la mayor eficiencia con un 26.9 %27Su objetivo es construir una planta enorme para 2026-27. Esto ayudará a que la tecnología solar de perovskita sea más común.27.

Preguntas Frecuentes

¿Cuáles son los principales beneficios de la energía fotovoltaica en tándem de perovskita y silicio?

Los sistemas fotovoltaicos en tándem de perovskita y silicio combinan lo mejor de ambos mundos. Utilizan células de perovskita y silicio para lograr una mayor eficiencia. De esta manera, utilizan mejor el espectro del sol, lo que las hace más rentables que las células de unión simple.

¿Cómo se comparan las células solares de perovskita con las células de silicio tradicionales en términos de eficiencia y rentabilidad?

Las células solares de perovskita están ganando terreno rápidamente y alcanzan una eficiencia de más del 25 % en los laboratorios, tan buena como la de las mejores células de silicio. Además, son más baratas de fabricar debido a que su proceso es más simple y requiere menos temperatura.

¿Cuáles son los principales desafíos que enfrenta la viabilidad comercial de la tecnología solar de perovskita?

El principal obstáculo para las células solares de perovskita es su estabilidad. Pueden degradarse rápidamente cuando se exponen al medio ambiente. Deben igualar la estabilidad del silicio para tener éxito comercial. Además, las preocupaciones sobre la toxicidad del plomo son un gran problema.

¿Cuáles son las posibles aplicaciones futuras de las células solares de perovskita?

Las células solares de perovskita tienen muchos usos porque son flexibles y ligeras. Se pueden utilizar en dispositivos electrónicos flexibles, cargadores portátiles e incluso en prendas de vestir. También son adecuadas para uso en interiores y aplicaciones espaciales.

¿Cuál es el estado actual de la investigación y la financiación mundial de la tecnología solar de perovskita?

La investigación y la financiación de la tecnología solar de perovskita son sólidas. Los gobiernos y las empresas privadas están invirtiendo mucho. El Departamento de Energía de los Estados Unidos y el programa Horizonte 2020 de la Comisión Europea han aportado millones. Empresas como Oxford PV también están impulsando estas tecnologías.

Enlaces de origen

  1. Células en tándem de perovskita: arrojando luz sobre el futuro de la energía solar https://www.hanwha.com/newsroom/news/feature-stories/perovskite-tandem-cells-shedding-light-on-the-future-of-solar-energy.do
  2. Avances en materiales para células fotovoltaicas: células solares de silicio, orgánicas y de perovskita – https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10934213/
  3. Avanzando hacia la madurez industrial de la tecnología de células y módulos solares en tándem de silicio y perovskita – Fraunhofer ISE – https://www.ise.fraunhofer.de/en/press-media/press-releases/2022/advancing-perovskite-silicon-tandem-solar-cell-and-module-technology.html
  4. Avances recientes en células solares en tándem de perovskita https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC10305642/
  5. Eficiencia de las células solares de perovskita – https://www.greenmatch.co.uk/blog/perovskite-solar
  6. Introducción a las perovskitas | Información sobre perovskitas – https://www.perovskite-info.com/introduction
  7. Perovskita: revolucionando la industria solar | Epic Energy – https://www.thinkepic.com/solar/perovskite-revolutionizing-solar/
  8. Células solares de perovskita: por qué son el futuro de la energía solar https://www.solarreviews.com/blog/are-perovskite-solar-cells-the-future-of-solar-power
  9. La investigación dirigida por el NREL sobre células en tándem de perovskita y silicio muestra un nuevo camino a seguir https://www.nrel.gov/news/program/2020/nrel-led-research-into-perovskite-silicon-tandem-cells-shows-new-path.html
  10. Hoja de ruta para tándems de perovskita de silicio rentables y comercialmente viables para el mercado fotovoltaico actual y futuro https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/se/c9se00948e
  11. Células solares en tándem de perovskita/silicio con pasivación de interfaz bicapa – Naturaleza – https://www.nature.com/articles/s41586-024-07997-7
  12. Células solares en tándem de perovskita https://www.ossila.com/pages/perovskite-tandem-solar-cells
  13. Mejor gráfico de eficiencia de células de investigación https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html
  14. Batiendo récords: la eficiencia de las células solares en tándem de perovskita y silicio se dispara al 34.6 % en junio de 2024 https://www.fluxim.com/perovskite-silicon-tandem-pv-record-updates
  15. Impactos ambientales de la energía fotovoltaica de silicio/III-V: evaluación del ciclo de vida y orientación para la fabricación sostenible https://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2020/ee/d0ee01039a
  16. El mineral de perovskita favorece la sostenibilidad de la energía solar | Cornell Chronicle – https://news.cornell.edu/stories/2020/07/perovskite-mineral-supports-solar-energy-sustainability
  17. Desafíos de estabilidad para la comercialización de células solares en tándem de perovskita y silicio – Nature Reviews Materials – https://www.nature.com/articles/s41578-022-00521-1
  18. Las limitaciones de las células solares en tándem de perovskita y silicio https://www.sunpalsys.com/the-limitations-of-perovskite-silicon-tandem-solar-cells_n201
  19. El avance de la perovskita acerca las células solares en tándem al mercado https://cen.acs.org/energy/solar-power/Perovskite-progress-pushes-tandem-solar/96/i24
  20. Un enfoque en tándem para lograr mejores células solares https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/24184/working-in-tandem-for-better-commercial-solar-cells/
  21. Fotovoltaica de perovskita en tándem https://www.nature.com/collections/hjdjgicbbg
  22. Maxwell presenta el último avance en células tándem de perovskita/silicio totalmente texturizadas – https://www.pv-tech.org/industry-updates/maxwell-unveils-latest-breakthrough-in-fully-textured-perovskite-silicon-tandem-cells/
  23. 🌞 Tecnología solar en tándem y perovskita: revolucionando la industria solar 🌞 – https://www.linkedin.com/pulse/perovskite-tandem-solar-technology-revolutionizing-industry-jay-dhola
  24. Cómo las células solares en tándem cambiarán el mundo https://greenhouse.agency/blog/tandem-solar-cells-will-change-the-world/
  25. Logros, desafíos y perspectivas futuras de la industrialización de las células solares de perovskita – Luz: Ciencia y Aplicaciones – https://www.nature.com/articles/s41377-024-01461-x
  26. Aplicaciones de próxima generación para células solares de perovskita integradas – Materiales de comunicación – https://www.nature.com/articles/s43246-022-00325-4
  27. Oxford PV envía los primeros módulos tándem de perovskita comerciales https://www.pv-tech.org/oxford-pv-ships-first-commercial-perovskite-tandem-modules/
  28. Resultados positivos preliminares de la primera prueba de células solares en tándem de perovskita en el espacio https://pv-magazine-usa.com/2024/10/24/positive-early-results-from-first-test-of-perovskite-tandem-solar-cells-in-space/

Deja Tu Comentario

Su dirección de correo electrónico no será publicada.