Investigadores del Advanced Technology Institute de la University of Surrey han avanzado en el desarrollo de 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 cambio permite fabricar dispositivos más eficientes, duraderos y económicos, con potencial para transformar 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 reemplazar al ITO, uno de los materiales más caros y frágiles usados en paneles solares.
La investigación, realizada con colaboradores internacionales, se centró en nanotubos de carbono tratados con ácido sulfúrico, un procedimiento que mejora la conductividad eléctrica sin comprometer la transparencia necesaria para que la luz llegue a la capa activa de la célula.
El proceso incorpora una delgada capa estabilizadora de níquel que actúa como puente entre los componentes internos de la célula,
y que, junto con la interacción entre el tratamiento ácido y los nanotubos, optimiza la conexión eléctrica y contribuye a la estabilidad general del dispositivo. La fabricación de estos films se realiza mediante deposición química en fase vapor en modo rollo a rollo, una técnica industrial 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 la estabilidad y durabilidad de las nuevas células. Tras un mes de exposición continua a calor, humedad y luz, los dispositivos mantuvieron más del 95% de su rendimiento inicial, superando ampliamente a los basados en ITO.
En resistencia mecánica, los módulos con nanotubos de carbono soportaron 1.000 ciclos de flexión con solo un 5% de pérdida de eficiencia, sin grietas ni desprendimientos visibles; en las mismas condiciones, los dispositivos convencionales perdieron cerca del 75% de su eficiencia.
El impacto económico y ambiental también es notable. La producción de estos films por rollo a rollo resulta aproximadamente seis veces más barata que la pulverización catódica del ITO, reduciendo el coste de fabricación en alrededor de 200 USD por metro cuadrado.
Además, el indio, componente clave del ITO, es un recurso escaso cuya extracción demanda mucha energía. Sustituirlo por materiales a base de carbono abarata la producción y reduce la huella de carbono de la tecnología solar, según la University of Surrey.
Potencial de las células de perovskita en la energía solar
Las células de perovskita, núcleo de este avance, se consideran una de las tecnologías más prometedoras en energía solar. Están hechas con materiales de bajo coste y se procesan a temperaturas mucho menores que el silicio, por lo que son más ligeras, económicas y sencillas de fabricar.
Su flexibilidad permite una alta captación de luz y la adaptación a superficies curvas o la impresión sobre objetos cotidianos. Hasta ahora, la estabilidad a largo plazo y la fragilidad de algunos de sus componentes habían limitado su adopción masiva.
La University of Surrey concluye que el uso de nanotubos de carbono en lugar de ITO posibilita una producción más asequible y sostenible, resolviendo retos de durabilidad y eficiencia y aportando beneficios tanto a la industria como al medio ambiente.
