- La Universidad de Surrey ha propuesto un método ecológico para la producción de células solares de perovskita.
- El nuevo método utiliza disolventes de baja toxicidad, reduciendo el uso de productos químicos nocivos.
- Las células solares flexibles alcanzan una eficiencia de conversión de potencia superior al 18.2%.
- La tecnología puede integrarse en las líneas de producción existentes, apoyando el despliegue a gran escala.
Un método completamente nuevo, ecológico y de baja toxicidad podría ayudar a producir a escala industrial células solares flexibles de perovskita, utilizando tecnología de impresión en rollo. La Universidad de Surrey ha propuesto este método seguro para la producción de módulos solares de perovskita de alto rendimiento. Este método utiliza una fórmula de disolventes de baja toxicidad y de origen biológico, operando a temperatura ambiente y reduciendo el uso de productos químicos industriales nocivos. Este proceso utiliza una técnica de impresión continua similar a la impresión de periódicos, lo que podría hacer que la producción a gran escala sea tanto ecológica como rentable. El profesor Ravi Silva, destacado en la Universidad de Surrey, director del Instituto de Tecnología Avanzada (ATI) y líder del Centro de Nanoelectrónica, afirmó: "El impacto potencial de nuestra tecnología innovadora no se limita a reemplazar disolventes dañinos.
Un proceso basado en disolventes no tóxicos y pasos de recubrimiento más simples, que reduce la necesidad de tratamiento de disolventes, gestión de residuos y las infraestructuras de seguridad relacionadas."
Nuevo método reduce productos químicos nocivos
Las células solares flexibles y ligeras han sido consideradas durante mucho tiempo como un posible reemplazo para los paneles de silicio. Sin embargo, los procesos de producción nocivos han obstaculizado su potencial comercial. Normalmente, la fabricación de tintas de perovskita imprimibles requiere grandes cantidades de disolventes tóxicos, incluidos dimetilformamida y acetonitrilo. Estos productos químicos ponen en riesgo la seguridad de los trabajadores de las fábricas y causan una carga ambiental significativa. Sorprendentemente, una única línea de producción de gigavatios puede consumir más de 90,000 litros de disolventes tóxicos. Ahora, esta barrera química está comenzando a romperse. Los investigadores han abandonado los productos químicos tradicionales dañinos y han desarrollado un sistema de tinta con "toxidad significativamente reducida" (SRT), basado en componentes de origen biológico.
El equipo utilizó una combinación de etanol y 2-metiltetrahidrofurano para crear una fórmula de secado rápido, que es un disolvente ecológico derivado de residuos agrícolas y forestales. Esta mezcla de origen biológico elimina la necesidad de pasos de tratamiento de disolventes, ahorrando energía y protegiendo las materias primas durante el proceso de fabricación.
Alta eficiencia y sostenibilidad
La producción ecológica no significa sacrificar el rendimiento. El equipo utilizó un método de recubrimiento en tiras compatible con la tecnología de impresión en rollo, imprimiendo módulos solares miniatura con un área activa de 11.5 centímetros cuadrados. Estos paneles flexibles, recubiertos a temperatura ambiente y secados con un flujo de gas rápido, alcanzaron una eficiencia de conversión de potencia superior al 18.2%, manteniendo la estabilidad bajo iluminación continua. Estos módulos miniatura adoptan una estructura invertida, con una capa de autoensamblaje recubierta en tiras que actúa como capa de transporte de agujeros, reduciendo la necesidad de capas intermedias adicionales. Según la investigación, el equipo utilizó un proceso de grabado basado en láser de P1 a P4 para conectar unidades individuales de células solares, facilitando la patronización de módulos industriales.
Potencial de integración industrial futura
El artículo científico señala que el desarrollo probó el uso de disolventes ecológicos con un método de recubrimiento en tiras mediante soplado de gas, pero el equipo también se aseguró de que fuera compatible con las máquinas de recubrimiento de ranura estándar utilizadas en las fábricas. Por lo tanto, este proceso podría integrarse en la línea de producción de Qualcomm en el futuro, asegurando que la tecnología de fabricación ecológica esté lista para un despliegue industrial a gran escala.
Silva añadió: "Esperamos ayudar a promover la energía limpia a nivel mundial, y si podemos apoyar la descarbonización a gran escala en el mismo proceso, sería una victoria doble para la sociedad." La integración de la química verde en tecnologías de impresión de alta velocidad hace que la producción a gran escala de células solares flexibles sea una realidad. Las células solares flexibles de perovskita podrían pronto proporcionar energía para productos electrónicos portátiles, ventanas integradas en edificios y arreglos solares ultraligeros. Los resultados de la investigación han sido publicados en la revista Nano Energy.
Impacto de la tecnología ecológica en la industria solar
Este nuevo proceso ecológico no solo puede mejorar la eficiencia de las células solares de perovskita, sino que también puede reducir significativamente el uso de productos químicos nocivos durante el proceso de producción, lo cual es crucial para la protección del medio ambiente. A medida que la sostenibilidad se convierte en un enfoque global, la promoción de esta tecnología ayudará a impulsar la aplicación de energía limpia y facilitar la transformación de industrias relacionadas. Si se logra integrar con éxito en las líneas de producción existentes, permitirá que la tecnología ecológica se implemente a gran escala en la industria, impulsando aún más el desarrollo de energías renovables.