Investigadores del Advanced Technology Institute de la University of Surrey han avanzado en la fabricación 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 reemplazo posibilita dispositivos más eficientes, duraderos y económicos, con el potencial de transformar la industria de la energía solar flexible.
Un nuevo enfoque para la fabricación de paneles solares
El grupo liderado 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 común en paneles solares.
La investigación, realizada en colaboración con socios internacionales, empleó nanotubos de carbono tratados con ácido sulfúrico; este tratamiento mejora la conductividad eléctrica manteniendo la transparencia necesaria para que la luz alcance la capa activa de la célula.
El proceso incorpora además una capa estabilizadora delgada basada en níquel, que facilita la conexión entre los distintos componentes internos de la célula solar.
La interacción entre el tratamiento ácido y los nanotubos genera una estructura que optimiza la conductividad eléctrica y contribuye a la estabilidad general del dispositivo.
La producción de estos films se realiza mediante deposición química en fase vapor en un proceso 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 evidenciaron mejoras significativas en estabilidad y durabilidad. Tras un mes de exposición continua a calor, humedad y luz solar, los dispositivos mantuvieron más del 95% de su rendimiento inicial, superando ampliamente a los paneles que usan ITO.
En resistencia mecánica, los módulos con nanotubos de carbono resistieron 1.000 ciclos de flexión con apenas un 5% de pérdida de eficiencia y sin grietas ni desprendimientos visibles; en las mismas condiciones, los dispositivos convencionales perdieron cerca de tres cuartas partes de su eficiencia.
El impacto económico y ambiental también es relevante: la fabricación de estos films de nanotubos mediante rollo a rollo resulta aproximadamente seis veces más barata que la pulverización catódica del ITO, reduciendo los costos de producción en alrededor de USD 200 por metro cuadrado.
Además, el indio —componente clave del ITO— es un recurso escaso cuya extracción conlleva un alto consumo energético. El uso de materiales basados en carbono abarata la producción y disminuye 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, centrales en este avance, son una de las tecnologías más prometedoras en energía solar. Se fabrican con materiales de bajo coste y a temperaturas mucho menores que el silicio, lo que las hace más ligeras, económicas y fáciles de producir.
Su flexibilidad permite captar la luz con alta eficiencia y adaptar los paneles a superficies curvas o incluso imprimirse sobre objetos cotidianos. Hasta ahora, la fragilidad de sus componentes y su estabilidad a largo plazo habían limitado su adopción masiva.
La University of Surrey concluye que la sustitución del ITO por nanotubos de carbono permite una producción más asequible y sostenible, abordando problemas de durabilidad y eficiencia y aportando beneficios tanto para la industria como para el medioambiente.
