Perovskita: el mineral que revolucionarà la fotovoltaica?

Artículo publicado originalmente en castellano en el portal Energías Renovables

El 22 d’abril vaig assistir al Corporate Liaison Program (CLP) Day de l’Institut de Ciències Fotòniques (ICFO), a Barcelona. Hi havia una ponència que m’interessava especialment, la que feia la Dr Laura Miranda, Head of Materials Research de l’empresa Oxford PV. Fa anys que se sent a parlar de la perovskita, un mineral que està cridat a jugar un paper important en la tecnologia solar, i Oxford PV és una spin-out de la Universitat d’Oxford que des del 2010 està desenvolupant cèl·lules fotovoltaiques amb aquest mineral. A la visita obligada anual de la principal fira del sector, Intersolar a Munich, sempre estic pendent de si trobarem ja algun panell comercial amb aquest material, i pel que va explicar la Dr Miranda, sembla que estem molt a prop de veure’l exposat i a la venda.

Fixem-nos en l’evolució de la tecnologia solar: la primera generació de cèl·lules fotovoltaiques es va fer amb silici cristal·lí (mono i poli); la segona la conformen cèl·lules de silici amorf (a-Si), CIGS o CdTe; i la tercera generació s’està fent amb materials orgànics o minerals com la perovskita, un dels materials més abundants que hi ha a la terra. L’experiència dels darrers 20 anys, però, ha demostrat que el silici cristal·lí ha aconseguit baixar els preus i augmentar eficiències com cap altra tecnologia, el que li ha permès mantenir fins avui l’hegemonia del mercat (>95%). Però això pot canviar properament, segons la Dr. Miranda.

El plantejament d’Oxford PV no és substituir el silici per la perovskita, sinó fer cèl·lules que combinen ambdós materials, que és la clau per aconseguir eficiències més elevades. Cada material pot generar energia en un espectre de llum (longitud d’ona) determinat, el que li dona a la pràctica una eficiència límit, un valor teòric màxim (el que es coneix com a Límit de Shockley–Queisseren), que en el silici implica no poder passar del 29%) . Combinant els dos materials aconsegueixen ampliar l’espectre de llum, el que fa augmentar el rendiment de la cèl·lula. Oxford PV ja hauria arribat al 29% d’eficiència, i en pocs anys esperen poder arribar al 35%.

La tecnologia de silici cristal·lí ha pogut baixar els costos dels darrers anys de forma considerable (un 80% en només 5 anys), i augmentat la seva eficiència també de forma considerable (arribant avui a valors d’eficiència de panell del 22,8%), però sembla que ja hauria arribat a uns valors d’eficiència i costos difícilment millorables. L’aplicació de la perovskita com a tàndem amb el Silici permetrà tornar a fer un salt considerable en l’eficiència dels panells, i permetre “saltar la barrera” teòrica del silici, augmentant un 20% la potència per la mateixa superfície de captació.

El preu dels panells d’Oxford serà més alt que els panells convencionals de silici, però tenint en compte que avui el preu del panell ja no és el més determinant de les instal·lacions (el preu de la mà d’obra, de l’estructura, del cablejat, dels inversors, són avui també importants), el cost de l’energia (kWh) generada podrà ser menor tot i el cost més alt de panell (el guany en l’eficiència compensaria el cost més alt del panell).

I quan ens arribarà? Quan el podrem instal·lar a casa nostra? Segons Oxford PV a finals d’aquest 2022 ja estaran disponibles els primers mòduls al mercat, de 60 cèl·lules, 435Wp i 23,5% d’eficiència.

Un tema a destacar és que el panell es fabricarà a Europa, a la planta que Oxford PV té a Brandenburg (Alemanya). Una molt bona notícia, tenint en compte les conseqüències que hem patit per la pandèmia o la guerra d’Ucraïna, d’haver d’importar materials i energia de països llunyans o amb situacions polítiques inestables. La capacitat anual inicial serà de 100MW, molt per sota dels grans fabricants xinesos (que superen els 10.000MW anuals).

I no només Oxford PV està desenvolupant panells amb perovskita. Altres fabricants com Power Roll està desenvolupant panells amb aquest mineral (en aquest cas serà en làmines flexibles), i no sembla que ho facin combinant amb altres materials, sinó només amb perovskita.

Esperem, doncs, poder instal·lar panells amb perovskita ben aviat, i veurem si són capaços de disputar l’hegemonia del silici convencional. En qualsevol cas, pel que sembla tampoc seria canvi massa disruptiu, res que faci pensar que la tecnologia d’avui quedi ràpidament obsoleta. S’esperen millores en l’eficiència, certament, però amb uns valors equivalents als guanys que hem tingut en els darrers 10 anys. La perovskita permetrà seguir millorant en l’eficiència dels panells i compensar l’alentiment que sembla està patint el silici convencional. I veurem a quin preu, que en definitiva és el que marcarà que sigui competitiu.