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El desarrollo de la tecnología está muy ligado al uso de distintos minerales que lo hacen posible: estos están presentes en nuestros teléfonos móviles, ordenadores o pantallas de televisión, por citar algunos ejemplos. Esta semana nos habéis preguntado por uno de estos minerales, la perovskita, y por qué es importante dentro del mundo tecnológico.
La perovskita es un mineral que fue descubierto en 1839 por un geólogo alemán en los montes Urales y hay distintos tipos. Se usa especialmente en aplicaciones fotovoltaicas.
El investigador que lidera el grupo de Materiales Ópticos Multifuncionales del Instituto de Ciencia de los Materiales de Sevilla (ICMS-CSIC), Hernán Míguez, explica a Maldita.es que “existe una gran variedad de perovskitas que presentan distintas características”, por lo que en función del uso que se le vaya a dar, se emplean unas u otras.
Se descubrió hace dos siglos, pero es ahora cuando ha ganado protagonismo
Aunque este material es conocido desde el siglo XIX, ha sido en los últimos diez años aproximadamente en los que ha ganado protagonismo, debido a los resultados que ha ido dando en el ámbito de las aplicaciones fotovoltaicas, “en las que se convierte luz en electricidad y viceversa, tras descubrir las excelentes propiedades optoelectrónicas” de un tipo concreto de perovskitas, las de haluros, según Beatriz Julián-López, investigadora del Institute of Advanced Materials (INAM) de la Universitat Jaume I.
Tanto para esta investigadora como para Míguez, la irrupción de este material en la energía fotovoltaica ha supuesto “una revolución”. El Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos (NREL, por sus siglas en inglés) explica que “los materiales de perovskita” ofrecen ventajas, como “una excelente absorción de luz”, entre otras, lo que permite desarrollar “una tecnología de bajo costo y escalable en la industria”.
Una de las razones por las que se está investigando en el uso de este material frente al silicio, el que predomina hasta ahora en el desarrollo de celdas solares (los dispositivos capaces de convertir la radiación solar en energía eléctrica), es que la perovskita ofrece unos resultados similares a los de ese otro material “empleando una tecnología mucho más económica y versátil”, a la vez que para ello se usa menos cantidad de material, explica Míguez. Así se refleja también en este estudio sobre la implementación de la perovskita en el ámbito de la fotovoltaica.
Además, se trata de un material que “se puede encontrar fácilmente en la naturaleza como mineral”, asegura Laura Caliò, investigadora del ICMS-CSIC y colaboradora de Míguez. La perovskita que se usa en fotovoltaica es un material que se fabrica a partir de ese mineral y su fabricación también presenta ventajas: “Se puede fabricar fácilmente y con distintas técnicas (...), lo que conlleva un gasto de energía de producción bastante inferior con respecto a otras tecnologías”, añade Caliò.
Desventajas del mineral: se degrada fácilmente y contienen plomo
Todas estas ventajas han hecho que en los últimos años se haya disparado la investigación sobre la perovskita en paneles solares. Pero esto no quiere decir que no presente ningún inconveniente. Uno de ellos es “la inestabilidad de las perovskitas, que se degradan con facilidad, lo que hace que las celdas fabricadas con ellas sean menos duraderas que otras”, asegura Míguez.
Algunas investigaciones sobre la perovskita van precisamente en esa línea. Un grupo de químicos de la Universidad Tecnológica de Kaunas (KTU), en Lituania, afirma haber sido capaces de desarrollar “materiales para células solares de perovskita de eficiencia extremadamente alta”. Aseguran haber conseguido mejorar “significativamente la estabilidad de las células solares de perovskita”.
Para Míguez también hay una “desventaja evidente que presentan las celdas solares de perovskita” desde el punto de vista medioambiental: contienen plomo en su composición, una sustancia tóxica que se va acumulando en el organismo y afectando a diversos sistemas de este como el cerebro, el hígado, los riñones o los huesos. Un problema que todavía no se ha logrado solucionar a pesar de las investigaciones al respecto.
Puede influir mucho en la contaminación medioambiental
Julián-López apunta en el mismo sentido cuando afirma que la reducción o sustitución del plomo por otros elementos no tóxicos, “con el fin de obtener dispositivos sostenibles”, es “uno de los desafíos actuales” en la investigación del uso de la perovskita en las celdas solares.
Aun así, explican Míguez y Caliò, “hay estudios que demuestran que, en el caso de que el plomo contenido en una celda se vertiera al ambiente, la contaminación que provocaría sería muy baja, ya que la cantidad de material semiconductor presente”, como hemos explicado antes, “es muy pequeña”.
En definitiva, la perovskita ha supuesto una “revolución” en la investigación fotovoltaica, puesto que en poco más de una década ha conseguido unos resultados parecidos a los alcanzados con el silicio, con el que se trabaja desde hace más de 60 años. Aunque se esté usando sobre todo en este campo, no está limitado a él y Beatriz Julián-López enumera algunos otros ámbitos tecnológicos en los que también se le puede dar aplicación a este material: los sistemas de iluminación LED, fotodetectores o láseres, por ejemplo.
En cuanto al impacto que este material va a tener en el ámbito fotovoltaico, según Míguez, “a corto plazo no es probable que la tecnología fotovoltaica de silicio, cuyo precio se ha reducido extraordinariamente en las últimas décadas, sea sustituida por ninguna tecnología emergente” como es la de las celdas de perovskitas.
Añaden Míguez y Caliò que “es más probable que las celdas de perovskita encuentren su primera aplicación a través de su integración en las denominadas ‘celdas solares tándem’, una tecnología fotovoltaica que combina celdas de silicio y de perovskita, y que presentan mayor eficiencia que cualquiera de las dos por separado”.
