Investigadores del Advanced Technology Institute de la University of Surrey han logrado un avance en paneles solares flexibles al sustituir el óxido de indio y estaño (ITO) por nanotubos de carbono de pared simple en células solares de perovskita.
Según la University of Surrey, este reemplazo permite fabricar dispositivos más eficientes, resistentes y económicos, con potencial para cambiar la industria de la energía solar flexible.
Un nuevo enfoque para la fabricación de paneles solares
El equipo dirigido por los profesores Wei Zhang y Ravi Silva y la doctora Jing Zhang demostró que los nanotubos de carbono pueden sustituir al ITO, un material tradicionalmente caro y frágil en la fabricación de electrodos transparentes.
La investigación, realizada con colaboradores internacionales, se centró en nanotubos de carbono sometidos a un tratamiento con ácido sulfúrico que mejora su conductividad eléctrica sin sacrificar la transparencia necesaria para que la luz alcance la capa activa de la célula.
El proceso incluye además la formación de una capa estabilizadora delgada basada en níquel, que funciona como puente conductor entre los distintos componentes internos de la célula solar.
La interacción entre el tratamiento ácido y los nanotubos genera una estructura que optimiza las conexiones eléctricas y contribuye a la estabilidad del dispositivo.
La fabricación de estos films se realiza mediante deposición química en fase vapor en un proceso rollo a rollo, una técnica empleada en la industria electrónica que facilita la escalabilidad y la viabilidad comercial de los paneles flexibles.
Estabilidad, eficiencia y ventajas mecánicas
Las pruebas realizadas por la University of Surrey mostraron mejoras significativas en estabilidad y durabilidad: tras un mes de exposición continua a calor, humedad y luz, los dispositivos conservaron más del 95% de su rendimiento inicial, superando ampliamente a los basados en ITO.
En resistencia mecánica, los módulos con nanotubos soportaron 1.000 ciclos de flexión con solo un 5% de pérdida de eficiencia y sin grietas ni desprendimientos visibles, mientras que los dispositivos convencionales perdieron alrededor de tres cuartas partes de su eficiencia bajo las mismas condiciones.
El impacto económico y ambiental también es relevante: la producción de estos films por rollo a rollo resulta aproximadamente seis veces más barata que la pulverización catódica utilizada para el ITO, reduciendo el coste de fabricación en unos 200 USD por metro cuadrado.
Además, el indio, componente clave del ITO, es un recurso limitado cuya extracción exige mucha energía; el uso de materiales basados en carbono abarata la producción y disminuye la huella de carbono de la tecnología solar.
Potencial de las células de perovskita en la energía solar
Las células solares de perovskita, núcleo de este avance, son una de las tecnologías más prometedoras en energía solar: se fabrican con materiales de bajo coste y a temperaturas mucho más bajas que las necesarias para el silicio, lo que las hace más ligeras y fáciles de producir.
Su flexibilidad permite captar la luz con alta eficiencia y crear paneles que se adaptan a superficies curvas o incluso imprimirse sobre objetos cotidianos, ampliando las aplicaciones posibles.
Hasta ahora, la fragilidad de algunos componentes y la estabilidad a largo plazo habían limitado su adopción masiva; la University of Surrey concluye que incorporar nanotubos de carbono en lugar de ITO permite una producción más asequible y sostenible, mejorando durabilidad y eficiencia y aportando beneficios industriales y medioambientales.
