Los químicos de la Universidad de Wisconsin–Madison y sus colaboradores han creado una batería de flujo solar de silicio-perovskita altamente eficiente y duradera, consiguiendo una forma de generar, almacenar y reenviar energía solar en un solo dispositivo.
El nuevo dispositivo está fabricado con células solares de silicio combinadas con materiales solares avanzados integrados con componentes químicos de diseño óptimo.
Aumento del rendimiento
La batería de flujo solar, fabricada por el laboratorio Song Jin en el departamento de química de la Universidad, ha logrado un rendimiento del 20%, superando el rendimiento de la mayoría de las células solares de silicio disponibles en el mercado. Además, es un 40% más eficiente que la anterior batería solar que alcanzó un récord en su rendimiento, y que también fue desarrollada por el laboratorio Jin.
Las baterías de flujo son baterías recargables, más sofisticadas que la pila de combustible. Disponen de dos componentes químicos disueltos en líquidos y separados por una membrana mediante la cual se produce el intercambio de iones. Este tipo de baterías podrían ser menos costosas a mayor escala y es una opción de almacenamiento idóneo para fusionarse con células solares.
Alta eficiencia y buena estabilidad
Tras varios años de investigación con otros materiales más caros o menos eficientes, los investigadores comenzaron a trabajar con perovskitas de haluro. Recientes investigaciones sobre este material apuntan al aumento de su eficiencia solar, un 25% en los últimos 10 años. Los estudios también apuntan a que el material puede aumentar la eficiencia de las células solares de silicio tradicionales al captar más energía solar.
Esta nueva generación de células solares de silicio-perovskita altamente eficientes está camino de su comercialización. El silicio sigue siendo clave para hacer un dispositivo estable, para que pueda soportar los productos químicos en una batería de flujo. El objetivo del diseño era combinar ambos materiales para obtener alta eficiencia y buena estabilidad.
Un equipo de investigadores en Australia fabricó las células solares de perovskita-silicio con una capa de protección adicional en la superficie del silicio y las enviaron a Wisconsin para realizar pruebas. Para predecir el voltaje ideal al que deberían funcionar las baterías de flujo, se desarrolló un nuevo método de modelado teórico que permitió seleccionar un par de productos químicos en la batería de flujo que funcionaran al voltaje ideal en función de las características de la célula solar, maximizando su eficiencia.
Todavía queda mucha investigación por hacer antes de que tales dispositivos puedan convertirse en soluciones prácticas de energía renovable, como aumentar el tamaño y la escala de los pequeños dispositivos actuales. A pesar de que los investigadores han creado una batería relativamente duradera, las aplicaciones en el mundo real exigen una robustez aún mayor. El laboratorio Jin continúa desarrollando baterías de flujo solar aún más eficientes mientras experimenta con soluciones prácticas para reducir el costo de los dispositivos.