La Perovskita es una especie mineral descubierta en el siglo 19 por el mineralogista alemán Gustav Rose mientras realizaba una investigación sobre los minerales en la región de los Urales. En 2009, el trabajo del investigador japonés Tsutomu Miyasaka ha demostrado su interés y fue proseguido por la Universidad de Oxford. Originalmente, la perovskita significa el mineral titanato de calcio (CaTiO₃). Desde ahora, las perovskitas son vistas como una estructura atómica particular (cúbica con calcio, titanio y oxígeno) fácil de reproducir en el laboratorio.

En 2013, la investigadora polaca Olga Malinkiewicz descubrió, cuando era una estudiante de doctorado en el Instituto de Ciencias Moleculares (ICMol) de la Universidad de Valencia (España), que podrían convertirse en elementos claves para formar, de forma sencilla, células fotovoltaicas de nueva generación. Olga Malinkiewicz ha sido premiada por su trabajo, a nivel internacional y en repetidas ocasiones (MIT, Comisión Europea, etc.). Asociada con la nueva compañía polaca Saule Technologies, la investigadora participa a la industrialización a gran escala de este descubrimiento.

¿Qué crédito conceder a esta tecnología?

Según un profesor del Instituto de Ciencias y Ingeniería Química de la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (Suiza), en la vanguardia de la investigación sobre la energía fotovoltaica, este descubrimiento va a revolucionar la producción de energía fotovoltaica.

La principal innovación reside en el hecho que los paneles solares Perovskitas son:

• flexibles, ligeros, personalizables según la aplicación (transparente y de tintes variables).
• funcionan en todas las partes, no sólo en los techos, con una fuente luminosa más débil que los paneles convencionales.
• más barato pero tan eficaz como los paneles convencionales. Tasa de rendimiento de 22% en 2019.

El procedimiento consiste (de manera simplificada) en depositar una capa de perovskitas por una simple impresión de tipo “chorro de tinta”. Ya no es necesario el uso de altas temperaturas para depositar una capa fotovoltaica sobre un soporte. Esto proporciona una gran flexibilidad en términos de superficies de soporte y de formas imprimibles que contienen las células solares.

A pesar de los obstáculos técnicos importantes tales como la estabilidad en el tiempo de un alto rendimiento, la resistencia al agua, la resistencia a la temperatura y los UV, los investigadores fueron capaces de controlar el proceso. En los últimos años, los investigadores del EPFL (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) han desarrollado un método simple y barato para depositar capas fundas para eliminar la causa de la inestabilidad que persistía. Sin embargo, parece que, según las aplicaciones, el futuro se encuentra en una combinación entre las capas de perovskitas y otros materiales o aleaciones, algunas a base de silicio. En 2018, los investigadores anunciaron que habían obtenido unos rendimientos históricos de 25 a 27% (sociedad Oxford PV).

Su estructura final siendo flexible y ligera en la forma de una película fina de PET (tereftalato de polietileno), hace posible de suspenderlas o colgarlas en casi cualquier lugar. ¡En los techos, sino también en las fachadas o las ventanas de los edificios! De hecho, reaccionan a una banda más larga del espectro luminoso que los paneles fotovoltaicos de silicio. Por lo tanto, incluso con una iluminación más débil y más indirecta, el panel funciona.

También es posible aplicar la capa fotovoltaica, de manera personalizable, en numerosos soportes inéditos.

¿Tamaño, color, transparencia, soporte personalizable?

De hecho, estos nuevos modulos son más delgados, más ligeros, más design que las células actuales….. Esto abre enormes oportunidades para los constructores de edificios y los arquitectos que quieren utilizar la energía solar en el contexto de los edificios de bajo consumo o autosuficientes en energía.

Olga Malinkiewicz (Saule technologies) y Skanska (Suecia)

El rendimiento actual de las células es de aproximadamente 23%. Sin embargo, parece que estas células solares podrían un día llegar al límite técnico maximal posible por esta tecnología, el 31%.

La fuerza de las células fotovoltaicas llamadas “Perovskitas” es sus bajo costo y complejidad de fabricación.
Se estima que un panel de menos de 2 m2 de células Perovskitas podrá alimentar una estación de trabajo de un usuario por un día.

El costo del panel, cuando será industrializado a gran escala y en su fase avanzada de desarrollo, será de aproximadamente 50€/m2 para un rendimiento equivalente a los paneles fotovoltaicos actuales (alrededor de 23%). Por ahora, la eficiencia operativa anunciada es más cerca de 15%, provocando un coste de electricidad impresionante de sólo 0.05 Kwh (LCOE (Levelized Cost of Electricity)).

En un momento en que la mayoría de los fabricantes europeos de paneles fotovoltaicos ha desaparecido en favor de la producción china, la tecnología de la Perovskita debe enfrentar varios desafíos para esperar imponerse a gran escala. Hasta la fecha, su rendimiento solamente iguala el rendimiento del silicio cuya vida es de unos 25 años. La estabilidad en el tiempo de las películas de Perovskita queda todavía a demostrar. Algunos expertos también sostienen el rastro de una tecnología tándem entre el silicio y la Perovskita.

El punto fuerte de las células Perovskita es de funcionar en unas condiciones de luz mucho más reducidas. Ya que en las ciudades, los paneles fotovoltaicos de silicio necesitan disponer de grandes superficies horizontales. Para cumplir con esta limitación muchos proyectos aceptan la integración de las tecnologías de producción de energía fotovoltaica directamente en los materiales de construcción (BIPV = building integrated photovoltaics).  Las películas basadas en Perovskitas podrían encontrar su lugar debido a su finura y flexibilidad de integración. Las células podrían incorporarse en los techos, las paredes, las ventanas, etc. Queda por trabajar aún en la transparencia. Punto que no está tan un problema, ya que puede servir para otros objetivos (sombreado).

Las aplicaciones potenciales son numerosas para proporcionar la energía en el contexto de la movilidad, de la electrónica embarcada pero también en la habitación y la construcción.

La nueva compañía polaca Saule Technologies desplegó a finales de 2018 unos paneles de tamaño significante en un hotel innovador japonés.

La empresa multinacional sueca Skanska, constructor de los edificios y de las obras públicas, ha entrado en un acuerdo de licencia con Saule Technologies con el objetivo de integrar la tecnología de las células fotovoltaicas “Perovskitas” en algunas de sus futuras construcciones a escala mundial. Unos paneles de 1.2 x 0.9 m fueron probados en edificios reales en 2019 en Polonia. Hay proyectos que son actualmente en curso para integrar las películas de células solares perovskitas directamente en los vidriados.

Este año, se van a fabricar, en la ciudad polaca de Breslavia (Wroclaw), unos 40 000 m² de paneles de células solares perovskitas.

Muchos proyectos industriales basados en esta tecnología están surgiendo ahora.