Inminente comercialización de las células solares de perovskita

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De pv magazine Edición 10/23

Rethink Energy espera que en 2026 se construyan varios gigavatios de capacidad de generación fotovoltaica con perovskita, en lo que será sólo el principio de un ascenso a la prominencia. Se prevén claras ventajas para esta tecnología en todos los segmentos del mercado.

Los primeros serán el puñado de empresas que lideran el sector en la actualidad, de las que al menos cinco -Microquanta, UtmoLight, GCL System Integration, Caelux y Oxford PV- han puesto en marcha líneas de producción piloto de 100 MW. Para 2026, todos los principales fabricantes de silicio habrán apostado por los productos de perovskita.

Rethink cree que muchas empresas ya son capaces de fabricar paneles solares de perovskita que hoy serían competitivos. Estas empresas también tienen una segunda generación de células de perovskita en el laboratorio. En un plazo de tres años, los productos de la próxima generación se convertirán en paneles de tamaño completo y serán viables para la producción en masa.

La segunda generación de perovskitas será superior a las actuales opciones convencionales y superará a la fotovoltaica de silicio en los tejados, con consecuencias para la fotovoltaica integrada en edificios (BIPV). Las perovskitas harán de la fotovoltaica integrada en edificios un negocio relevante.

Las células de perovskita que se están desarrollando actualmente son lo bastante buenas como para permitir a las empresas emergentes competir con la industria general, que mueve 100.000 millones de dólares y pronto tendrá que adoptar la perovskita. Rethink Energy prevé que las perovskitas se hagan con el control de la energía solar en la década de 2030, independientemente de si el sector alcanza 1 TW o 2 TW de potencia.

Grandes inversiones
Estas expectativas se ven respaldadas por la puesta en marcha de múltiples líneas de producción en los últimos 12 meses, con muchas más en curso. Otro hecho positivo es la ampliación de la capacidad de producción por parte de las empresas de equipos de fabricación que suministran el trazado láser y otros equipos necesarios para las líneas de producción.

La prueba más fehaciente de que la comercialización de la perovskita está a la vuelta de la esquina es que las primeras grandes inversiones las están realizando empresas de primera línea. Qcells, en Corea del Sur, ha invertido 100 millones de dólares en una línea piloto de perovskita. En Estados Unidos, First Solar ha adquirido la empresa sueca de perovskita Evolar AB por 32 millones de dólares, a los que se añadirán otros 42 millones si se alcanzan los objetivos de I+D fijados. Longi, el mayor fabricante de células solares de silicio del mundo, no cesa de publicar resultados cada vez mejores sobre la eficiencia de las células en tándem de perovskita y heterounión.

Cada mes aparecen nuevas empresas dedicadas a la perovskita, ya se trate de startups que completan una ronda de financiación de serie A, de empresas que entran en la industria solar a través de la fabricación de semiconductores o de gigantes del silicio que se adelantan a los acontecimientos. Desde que se redactó el informe de Rethink Energy, a estas empresas se ha unido Sekisui Chemical, una empresa japonesa de plásticos que promete vender perovskitas en 2025.

La mayoría de las empresas emergentes, sobre todo las chinas, centrarán sus esfuerzos en los productos de capa fina, lo que hará que la fotovoltaica fotovoltaica de concentración pase de su escala actual, insignificante, a representar un gran porcentaje de todas las instalaciones solares distribuidas. Al principio, estos productos de capa fina serán dispositivos de perovskita de unión simple, pero, con el tiempo, cada vez más se pasarán a la tecnología en tándem en combinación con cualquier otra capa fina.

La sintonizabilidad de los espectros de absorción de la perovskita es una de las principales ventajas de esta tecnología frente a otras películas delgadas. Este factor significa que las perovskitas pueden combinarse con cualquier otro semiconductor fotovoltaico, incluidas otras perovskitas. Mientras que el silicio de una sola unión tiene un límite teórico de eficiencia del 29,4%, un tándem de perovskita-perovskita podría alcanzar el 43%. A medida que se añaden más uniones, aumenta el potencial técnico: el límite teórico para una perovskita de triple unión es del 50%.

Gran parte del potencial de la tecnología se desvelará en la próxima década, continuando la montaña rusa de resultados récord en la que se encuentran las perovskitas desde que surgieron de la energía solar sensibilizada por colorantes en 2009. Ahora están empatando con las opciones existentes y pronto las superarán.

Mientras que la mayoría de las empresas de nueva creación se dedican a la capa fina, las primeras y mayores empresas occidentales de perovskita ya se dedican a los dispositivos en tándem. Cuando los principales fabricantes entren en liza, también lo harán mediante dispositivos en tándem. En el caso de First Solar, será con perovskita- teluro de cadmio, mientras que otros lo harán con heterounión de silicio-perovskita. Rethink Energy prevé que estos tándems dominen primero el segmento de los tejados a mediados de la década de 2030, y después todo el sector solar en 2040.

Las perovskitas de una sola unión pueden encontrar un nicho como opción rentable de repotenciación y las perovskitas tienen ventajas inherentes en todos los segmentos imaginables -techos de vehículos eléctricos, satélites, dispositivos de interior- y en cada caso, habrá un subtipo dedicado de perovskitas.

La previsión de Rethink Energy es un caso mínimo a dos niveles. En primer lugar, las perovskitas serán tan desproporcionadamente rentables que, una vez alcanzado el punto de inflexión, se adoptarán al menos tan rápidamente como hemos previsto, y posiblemente mucho más rápido. En segundo lugar, el rendimiento y el precio superiores de las perovskitas tienen el potencial de permitir una inmensa demanda solar adicional, incluidos los futuristas complejos de hidrógeno verde, entre otras cosas, a una escala que el silicio por sí solo no puede permitir.

China dominará el campo de la fabricación e instalación de perovskitas, pero sólo porque es el mayor mercado, con la mayor industria solar. La perovskita no estará tan dominada por China como lo ha estado la fotovoltaica de silicio. La perovskita desempeñará un papel en los esfuerzos de Europa y Estados Unidos por recuperar una parte de la fabricación mundial de energía solar, mientras que India, que todavía está pasando de la energía solar multicristalina a la monocristalina de emisor pasivado y contacto posterior, tardará más en adaptarse.

Sobre el autor: Andries Wantenaar se incorporó a Rethink Energy tras estudiar en la Universidad de Keele, donde se licenció en Matemáticas.

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