Investigadores del Advanced Technology Institute de la University of Surrey han logrado un avance en paneles solares flexibles al reemplazar el óxido de indio y estaño (ITO) por nanotubos de carbono de pared simple en células solares de perovskita.
Según la University of Surrey, esta sustitución permite producir 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, encabezado 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 costoso y frágil comúnmente empleado en paneles solares.
La investigación, en colaboración con socios internacionales, se centró en nanotubos de carbono tratados con ácido sulfúrico para mejorar su conductividad eléctrica sin perder la transparencia necesaria para que la luz llegue a la capa activa de la célula.
El proceso incorpora además una capa estabilizadora muy fina a base de níquel que funciona como puente entre los componentes internos de la célula.
La interacción entre el tratamiento ácido y los nanotubos genera esa estructura, optimizando la conexión eléctrica y contribuyendo a la estabilidad del dispositivo.
La producción de estos films se realiza mediante deposición química en fase vapor en modo roll-to-roll, una técnica industrial que facilita la escalabilidad y la viabilidad comercial de los paneles solares flexibles.
Estabilidad, eficiencia y ventajas mecánicas
Las pruebas realizadas por la University of Surrey mostraron mejoras significativas en estabilidad y durabilidad. Después de un mes de exposición continua a calor, humedad y luz, los dispositivos conservaron más del 95% de su rendimiento inicial, superando ampliamente a las versiones basadas 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 y sin grietas ni desprendimientos visibles, mientras que los dispositivos convencionales perdieron cerca del 75% de su eficiencia bajo las mismas condiciones.
El impacto económico y ambiental también es importante: fabricar estos films de nanotubos por roll-to-roll resulta aproximadamente seis veces más barato que el proceso de pulverización catódica del ITO, reduciendo los costes en torno a 200 USD por metro cuadrado.
Además, el indio, componente clave del ITO, es un recurso escaso y su extracción requiere mucha energía. El uso de materiales basados en 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 solares de perovskita, en el centro 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 el silicio, lo que las hace más ligeras, económicas y fáciles de producir.
Su flexibilidad permite una alta captación de luz y la posibilidad de integrar paneles en superficies curvas o incluso imprimibles sobre objetos cotidianos. Hasta ahora, su adopción masiva se había limitado por la estabilidad a largo plazo y la fragilidad de algunos de sus componentes.
La University of Surrey concluye que sustituir el ITO por nanotubos de carbono facilita una producción más asequible y sostenible, resolviendo problemas de durabilidad y eficiencia y aportando beneficios tanto industriales como ambientales.
