El proyecto LOCAL-HEAT impulsa la tecnología solar

El proyecto LOCAL-HEAT, financiado con fondos europeos, desarrolla materiales de perovskita de nueva generación para que la energía limpia sea más accesible y asequible en todo el mundo.

Uno de los principales retos de la energía fotovoltaica es cómo construir celdas fotovoltaicas de alto rendimiento que sean rentables, fiables y sostenibles. Las perovskitas, una clase única de materiales semiconductores, ofrecen grandes posibilidades para abordar este reto y podrían traducirse en paneles solares ligeros, flexibles y más asequibles. Aunque se investigan como tecnología independiente, también pueden combinarse con tecnologías tradicionales como el silicio. Sin embargo, aún se requieren avances para comprender la formación de la perovskita a nivel microscópico.

Y aquí es donde interviene el proyecto LOCAL-HEAT. El equipo del proyecto, iniciado en septiembre de 2022, trabaja para conocer y controlar los procesos locales de calentamiento y cristalización que tienen lugar durante la formación de películas finas de materiales de perovskita. El objetivo es conseguir celdas fotovoltaicas de perovskita más eficientes y estables. «Nuestra idea general es ayudar a que la tecnología de perovskita pase del laboratorio a aplicaciones reales a gran escala, para que la energía limpia sea más accesible y asequible en todo el mundo», explica el investigador principal Michael Saliba, director del Instituto de Energía Fotovoltaica de la Universidad de Stuttgart (con doble afiliación al Centro de Investigación Juelich), que coordina el proyecto.

Uno de los principales logros del proyecto LOCAL-HEAT ha sido alcanzar uno de los voltajes de circuito abierto más altos de una perovskita de banda ancha, una medida de calidad importante. Los socios del proyecto también han supervisado la formación de perovskita en tiempo real. Ello está proporcionando nuevos conocimientos sobre el proceso de cristalización y ayudando al equipo de investigación a identificar las condiciones ideales para obtener películas de alta calidad.

Otro logro de los investigadores del proyecto LOCAL-HEAT ha sido la introducción de técnicas de pulido por láser que mejoran la calidad superficial de la capa de perovskita, aumentando el rendimiento del dispositivo. Por último, basándose en sus conocimientos químicos, también han empleado de manera eficaz disolventes ecológicos, lo cual ha hecho que el proceso de fabricación sea más respetuoso con el medio ambiente.

Actualmente, los investigadores de LOCAL-HEAT estudian cómo se puede utilizar la luz láser dirigida para modificar localmente las propiedades de las películas de perovskita después de su formación. Ello permitiría ajustar el rendimiento de las celdas fotovoltaicas de forma controlada y escalable. A su vez, aplican sus herramientas «in situ» a otras composiciones de perovskita y arquitecturas de dispositivos para ampliar la aplicabilidad de los resultados de sus investigaciones.

Para 2027, el equipo del proyecto espera haber adquirido un conocimiento profundo de la cristalización de la perovskita y de cómo controlar estos procesos para mejorar el rendimiento y la estabilidad. « Estos conocimientos serán fundamentales para respaldar la producción a escala industrial, especialmente en el caso de los módulos solares de gran superficie basados en una o incluso varias capas de perovskita», afirma Saliba. «Nuestros avances, entre los que se incluyen sistemas de disolventes ecológicos, herramientas de diagnóstico “in situ” y modificaciones superficiales basadas en láser, ofrecerán un conjunto completo de herramientas tanto para investigadores como para fabricantes».

Al combinar conocimientos fundamentales con métodos escalables, el proyecto LOCAL-HEAT (Controlled Local Heating to Crystallize Solution-based Semiconductors for Next-Generation Solar Cells and Optoelectronics) se ha fijado el objetivo de acelerar no solo el progreso científico, sino también la comercialización de las tecnologías solares de perovskita de próxima generación.

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