Cómo funcionan los innovadores paneles solares con nanotubos de carbono que permiten más energía limpia y sustentable

Investigadores del Advanced Technology Institute de la University of Surrey lograron un avance en el desarrollo de paneles solares flexibles al sustituir el óxido de indio y estaño (ITO) por nanotubos de carbono de pared simple en células solares de perovskita.

Según la University of Surrey, este cambio permite fabricar dispositivos más eficientes, duraderos y asequibles, lo que podría transformar la industria de la energía solar flexible.

Un nuevo enfoque para la fabricación de paneles solares

El equipo, liderado por el profesor Wei Zhang, el profesor Ravi Silva y la doctora Jing Zhang, demostró que los nanotubos de carbono pueden reemplazar al ITO, uno de los materiales más costosos y frágiles en la fabricación de paneles solares.

La investigación, realizada junto a socios internacionales, se concentró en el uso de nanotubos de carbono tratados con ácido sulfúrico, un proceso que mejora la conductividad eléctrica sin sacrificar la transparencia necesaria para que la luz solar alcance la capa activa de la célula.

El proceso incluye la creación de una delgada capa estabilizadora basada en níquel, que actúa como puente entre los componentes internos de la célula solar.

Esta estructura, generada por la interacción entre el tratamiento ácido y los nanotubos, optimiza la conexión eléctrica y contribuye a la estabilidad general del dispositivo.

Además, la producción de estos films se realiza mediante deposición química en fase vapor de rollo a rollo, una técnica utilizada en la industria electrónica que facilita la escalabilidad y viabilidad comercial de estos paneles solares flexibles.

Estabilidad, eficiencia y ventajas mecánicas

Las pruebas llevadas a cabo por la University of Surrey mostraron mejoras notables en la estabilidad y durabilidad de las nuevas células solares. Tras un mes de exposición continua a calor, humedad y luz solar, los dispositivos conservaron más del 95% de su rendimiento original, superando ampliamente a los paneles tradicionales basados en ITO.

En cuanto a la resistencia mecánica, los módulos con nanotubos de carbono soportaron 1.000 ciclos de flexión con solo 5% de pérdida de eficiencia, sin grietas ni desprendimientos visibles, mientras que los dispositivos convencionales perdieron cerca de tres cuartas partes de su eficiencia bajo las mismas condiciones.

El impacto económico y ambiental de la innovación es también considerable. La fabricación de estos films de nanotubos mediante la técnica de rollo a rollo resulta aproximadamente seis veces más barata que el proceso de pulverización catódica del ITO, lo que reduce los costos de producción en unos USD 200 por metro cuadrado.

Además, el indio —elemento clave del ITO— es un recurso escaso cuya extracción requiere alto consumo energético. El uso de materiales basados en carbono abarata la producción y disminuye la huella de carbono de la tecnología solar, según la University of Surrey.

Potencial de las células de perovskita en la energía solar

Las células solares de perovskita, pieza central de este avance, se consideran una de las tecnologías más prometedoras en energía solar. Fabricadas con materiales de bajo costo, se procesan a temperaturas mucho menores que el silicio tradicional, lo que las hace más ligeras, económicas y fáciles de producir.

Su flexibilidad permite captar luz solar con alta eficiencia y posibilita paneles que se adaptan a superficies curvas, o incluso pueden imprimirse sobre objetos cotidianos. Hasta ahora, sin embargo, la estabilidad a largo plazo y la fragilidad de sus componentes habían limitado su adopción masiva.

La University of Surrey concluye que la adopción de nanotubos de carbono en lugar de ITO permite una producción más asequible y sostenible, resolviendo desafíos de durabilidad y eficiencia, y proporcionando beneficios directos tanto para la industria como para el medioambiente.