Los módulos solares flexibles de perovskita se han convertido en una promesa tangible para el futuro de las energías renovables. No solo ofrecen ligereza y versatilidad para ser integrados en superficies curvas o materiales textiles, sino que su potencial para generar energía limpia los convierte en piezas clave en la transición hacia ciudades sostenibles. Sin embargo, han enfrentado un obstáculo persistente: mantener su estabilidad a largo plazo sin perder eficiencia ni encarecer los materiales de fabricación.
Una nueva investigación publicada en la revista Joule por el Instituto de Investigación de Metales (IMR) de la Academia China de Ciencias y la Universidad de Zhengzhou presenta un avance que podría resolver este problema. Su propuesta se basa en una combinación poco convencional pero eficaz: usar nanotubos de carbono de pared simple (SWCNTs) tratados con ácido sulfúrico (H₂SO₄) como electrodos transparentes.
Por qué los nanotubos de carbono marcan la diferencia
Los SWCNTs son estructuras cilíndricas extremadamente delgadas, formadas por una sola capa de átomos de carbono. Tienen propiedades únicas: son flexibles, conductores y resistentes a la humedad. Esto último es especialmente importante en los dispositivos solares de perovskita, que tienden a degradarse rápidamente en condiciones de alta humedad o calor.
Al aplicar un tratamiento con ácido sulfúrico a estas redes de nanotubos, los científicos observaron una mejora significativa en su conductividad eléctrica. Pero el efecto más interesante fue la reacción entre los SWCNTs y una capa intermedia de óxido de níquel (NiOx), que dio lugar a una nueva estructura: una capa compuesta de NiSO₄-NiOx. Esta capa actúa como un puente eficiente para el flujo de cargas eléctricas entre la perovskita y el material transportador de huecos, lo que optimiza el rendimiento del dispositivo.
Eficiencia sin comprometer estabilidad ni escalabilidad
Gracias a esta arquitectura, se alcanzó una eficiencia de conversión energética (PCE) superior al 24% en dispositivos sin óxidos conductores transparentes tradicionales como el ITO (óxido de indio y estaño). Los modelos flexibles, que son más difíciles de estabilizar, lograron mantener una eficiencia cercana al 23%.
No se trata solo de buenos resultados en laboratorio. Los paneles demostraron mantener el 95% de su eficiencia original tras un mes expuestos a condiciones extremas de humedad, calor e irradiación solar continua. Este nivel de resistencia es crucial para su uso en ambientes reales, desde tejados hasta aplicaciones portátiles.
Una producción pensada para el mundo real
Uno de los puntos más destacables del estudio es la escalabilidad de la solución. Los SWCNTs pueden producirse mediante un proceso roll-to-roll integrado con CVD (deposición de vapor químico), lo que permite fabricar metros continuos de este material conductor. Esta técnica ya es utilizada en industrias textiles y de envases, por lo que su adopción para módulos solares podría ser más rápida y rentable de lo que se pensaba.
La posibilidad de prescindir del ITO también representa un ahorro importante. El indio es un material escaso y costoso, lo que ha sido una barrera para muchas tecnologías fotovoltaicas. Sustituirlo por nanotubos de carbono tratados con un método químico sencillo podría ser una solución tanto ecológica como económica.
Aplicaciones móviles y arquitectura energética
La flexibilidad y estabilidad de estos módulos los hace ideales para aplicaciones donde los paneles solares tradicionales simplemente no funcionan. Pueden integrarse en superficies curvas, ropa técnica, mochilas, ventanas o incluso automóviles. Este tipo de tecnología permite que los objetos cotidianos generen su propia energía, como si cada elemento urbano llevara un pequeño generador personal incorporado.
En el caso de las construcciones, se abren las puertas a la arquitectura energéticamente activa, donde las fachadas y tejados no solo cumplen funciones estructurales o estéticas, sino también energéticas. Este concepto puede ser crucial para alcanzar objetivos de cero emisiones netas en ciudades.
Un avance accesible y replicable
El tratamiento con ácido sulfúrico no requiere tecnologías exóticas ni instalaciones complejas. Esto lo convierte en una estrategia viable para su adopción en líneas de producción ya existentes. A diferencia de otros avances que requieren nuevos materiales o procesos patentados, este enfoque utiliza componentes conocidos y ampliamente disponibles.
Todo indica que esta combinación de nanotecnología y procesos químicos sencillos podría ser la pieza que faltaba para llevar los paneles solares flexibles al siguiente nivel: alta eficiencia, durabilidad y bajo costo.