La energía solar de perovskita se vuelve comercial a medida que las ganancias de rendimiento se alinean con las fuerzas del mercado

2 de febrero: una rápida expansión de la capacidad solar en los próximos años ayudará a lanzar tecnologías solares comerciales de perovskita.

Estados Unidos y Europa están ampliando la capacidad de fabricación de energía solar para cumplir con los ambiciosos objetivos de energía renovable y reforzar la seguridad energética. El apoyo financiero de la Ley de Reducción de la Inflación de EE. UU. y un nuevo paquete de medidas prometido por la Unión Europea el mes pasado deberían ayudar a los desarrolladores de perovskita a pasar de fábricas piloto a escala comercial.

GRÁFICO: Previsión de instalaciones solares anuales en la Unión Europea

Actualmente, el suministro global de módulos está dominado por la tecnología establecida de obleas de silicio monocristalino, pero el rendimiento de las células basadas en silicio se acerca a su límite teórico y las tecnologías de perovskita han mejorado rápidamente.

Los materiales de perovskita tienen una estructura cristalina y ofrecen una fuerte absorción de luz y propiedades de carga eléctrica. A medida que los desarrolladores de energía solar buscan mayores eficiencias y menores costos de energía, las celdas en tándem que combinan silicio con perovskita son ampliamente consideradas como el siguiente paso.

Las celdas tándem combinan una celda solar que es particularmente eficiente en la parte infrarroja del espectro solar con otra que está optimizada en el rango azul y ultravioleta (UV). El límite de conversión teórico para las celdas de silicio es de alrededor del 29 % y las celdas de perovskita de silicio en tándem podrían aumentarlo hasta el 43 %.

Oxford PV planea el lanzamiento comercial de su celda tándem de perovskita sobre silicio este año, pronosticando una eficiencia de conversión del 27 % y un rendimiento energético del 24 %, en comparación con un rendimiento de alrededor del 20 %-22 % para la mayoría de los paneles de silicio. actualmente en el mercado.

La compañía planea expandir su fábrica piloto cerca de Berlín, Alemania, y aumentar la producción a 10 GW para fines de la década.

En Francia, el instituto solar IPVF se asoció con el fabricante francés Voltec Solar para construir una fábrica de paneles solares que producirá células Tandem 4T de perovskita/silicio. Los socios tienen como objetivo comenzar la producción en 2025 y aumentar la capacidad a 5 GW para 2030.

El proyecto tiene como objetivo reducir el costo de la energía en un 15% en comparación con los paneles de silicio actuales, dijo a Reuters Events Gregory Marque, director de programas de IPVF. El instituto predice rendimientos energéticos del 30%, así como un menor consumo de energía y requisitos de materiales.

"La tecnología tándem será la tecnología fotovoltaica dominante de la próxima década", dijo Lucas Weiss, CEO de Voltec Solar en un comunicado. "Es probable que cambie el panorama competitivo".

Costos mas bajos

Las principales ventajas de incorporar la tecnología de perovskita son un mayor rendimiento energético, una mayor transportabilidad y una menor huella de carbono, dicen los fabricantes.

Las mayores eficiencias de las celdas aumentan la potencia nominal del módulo, lo que reduce la cantidad de módulos necesarios para la misma capacidad de la planta y reduce los costos de instalación y equilibrio del sistema.

Las capas de perovskita también son mucho más delgadas que los diseños de silicio y usan alrededor de 100 veces menos materiales, dijo Marque.

Además, el material se puede procesar a una temperatura más baja y en estado líquido, lo que permite "ahorros de energía y emisiones, así como un recubrimiento más fácil de las superficies", según Shankar G. Sridhara, director de tecnología del fabricante de paneles REC Group.

Los conceptos de perovskita darán como resultado paneles más flexibles y livianos que se pueden instalar más fácilmente en techos y otros servicios, dijo.

Alemania es el mercado solar más grande de Europa y el gobierno ha identificado la energía solar en los techos como un segmento de crecimiento clave en su intento de cuadruplicar la capacidad solar para 2030. Mientras tanto, el plan RePowerEU de la UE, acordado provisionalmente por los legisladores en diciembre, requiere que todas las nuevas instalaciones residenciales, públicas y comerciales edificios de cierto tamaño para instalar paneles solares en la azotea. Los desarrolladores de granjas solares más grandes también están buscando sitios alternativos, como minas en desuso, donde los servicios desiguales pueden resultar un desafío.

Se necesita trabajar más para resolver los problemas de degradación, señaló Sridhara.

La vida útil de los componentes afecta la economía del proyecto y la degradación de la perovskita es causada por la humedad, el oxígeno, la radiación ultravioleta y las altas temperaturas.

Oxford PV tiene como objetivo niveles de degradación menores o iguales a los del silicio para que sus clientes de módulos puedan ofrecer garantías estándar de la industria, dijo la compañía.

Desafío de financiación

Los desarrolladores de perovskita han aumentado las tasas de eficiencia más rápido que otros conceptos de celda nuevos, pero aún enfrentan los riesgos asociados con las tecnologías emergentes.

El costo de la financiación es más alto para las tecnologías menos probadas y las empresas a menudo tienen dificultades para recaudar fondos para pasar de proyectos piloto a instalaciones a escala comercial. El lanzamiento comercial de Oxford PV se ha desviado de los objetivos anteriores a medida que la empresa abordó los desafíos de la cadena de suministro y los obstáculos económicos durante la pandemia de Covid.

"Hemos obtenido la mayoría de nuestros fondos de fuentes privadas", dijo a Reuters Events el director ejecutivo de Oxford PV, Frank Averdung. "Parte de nuestro apoyo proviene de los ministerios alemanes locales y esto nos ha brindado las condiciones adecuadas para expandir nuestra fábrica piloto fuera de Berlín".

En Europa, la UE ha proporcionado financiación para actividades de investigación, pero ha habido una falta de financiación disponible para ampliar las actividades, principalmente debido a las normas de ayuda estatal de la UE. El nuevo paquete de apoyo para tecnologías limpias prometido por la presidenta de la Comisión Europea, Ursula von der Leyen, el 17 de enero podría cambiar esto. La UE planea movilizar ayuda estatal y canalizar fondos de la UE hacia empresas de energía renovable y "centrará la inversión en proyectos estratégicos a lo largo de toda la cadena de suministro", dijo Von der Leyen en la cumbre económica de Davos en Suiza. La UE también ha reabierto las ofertas para su mecanismo de Fondo de Innovación que proporcionará 25 000 millones de euros (27 200 millones de dólares) de apoyo entre 2020 y 2030 para tecnologías innovadoras con bajas emisiones de carbono y ha lanzado una Alianza de la Industria Solar FV para identificar las necesidades de inversión y coordinar la financiación.

IVPF y Voltec planean acceder a fondos públicos y privados para construir su fábrica en Francia. Por ejemplo, los socios buscan acceder a la financiación del gobierno francés para una línea piloto a través de una licitación nacional para soluciones energéticas innovadoras.

Los desarrolladores de perovskita deben respaldar las mejoras tecnológicas en curso con ganancias de fabricación que reducirán los riesgos y reducirán los costos. Las células solares de silicio se han beneficiado de años de aprendizaje de fabricación para construir instalaciones a escala industrial.

Los desarrolladores también desconfiarán de los avances en otras tecnologías solares, pero las capacidades en tándem deberían significar que los conceptos de perovskita se beneficiarán del progreso en áreas como las celdas HJT (heterounión) de mayor rendimiento que combinan silicio cristalino y película de silicio delgado amorfo en tres capas. REC Group espera una tasa de crecimiento anual compuesta para la fabricación de HJT del 70 % entre 2021 y 2026 y planea construir una fábrica de módulos HJT de 2 GW en Francia que en el futuro podría producir soluciones de perovskita HJT en tándem.

Neil proporciona noticias y análisis a varias publicaciones sobre energía y negocios africanos. También escribe informes sobre África para las Naciones Unidas y el Banco Africano de Desarrollo.