Informe sobre el Rendimiento a Largo Plazo de Celdas Solares de Perovskita y su Contribución a los Objetivos de Desarrollo Sostenible

Introducción: Avances en Energía Asequible y No Contaminante (ODS 7)

Un estudio realizado por científicos del Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) ha evaluado el comportamiento de las celdas solares de perovskita en condiciones reales durante un periodo de cuatro años. Esta investigación es fundamental para el avance del Objetivo de Desarrollo Sostenible 7 (Energía Asequible y No Contaminante), ya que las perovskitas prometen una alta eficiencia a bajos costos de fabricación, facilitando el acceso universal a fuentes de energía limpias. El presente informe detalla los hallazgos del estudio y su relevancia para la implementación de esta tecnología a escala global.

Metodología del Estudio: Innovación e Infraestructura Sostenible (ODS 9)

El experimento, dirigido por la Dra. Carolin Ulbrich en el marco del proyecto TAPAS, representa un avance significativo en la innovación e infraestructura (ODS 9) para energías renovables. Se instaló una estación de prueba al aire libre en el campus de Adlershof, donde diversas celdas solares fueron expuestas a condiciones meteorológicas reales de forma continua.

• Ubicación: Techo del edificio de HZB en Berlín, una latitud alta con marcadas variaciones estacionales.
• Duración: Cuatro años, desde 2020.
• Muestras: Celdas solares de perovskita encapsuladas en vidrio, fabricadas por el equipo de Eva Unger.
• Composición de las celdas: La estructura de capas complejas incluía materiales como ITO, 2PACz, Cs0.15FA0.85PbI2.55Br0.45, C60, SnO2 y cobre, con una banda prohibida de 1,65 eV.

Resultados y Análisis de Rendimiento

La recopilación de datos a largo plazo permitió identificar patrones clave en el rendimiento de las celdas de perovskita, cruciales para su futura comercialización y contribución a la matriz energética sostenible.

1. Estabilidad a largo plazo: La potencia máxima de las celdas se mantuvo casi intacta durante los dos primeros veranos, registrando una degradación de apenas un 2% después de cuatro años de exposición.
2. Variación estacional: Se observó una caída de eficiencia de hasta un 30% durante los meses de invierno en comparación con el rendimiento en verano.

Factores Influyentes en la Eficiencia Estacional

El análisis atribuye la fluctuación estacional del rendimiento a dos factores principales, cuyo entendimiento es vital para optimizar la tecnología y asegurar su fiabilidad.

• Distribución espectral de la luz solar: En latitudes altas como la de Berlín, la luz solar tiene una mayor proporción de luz azul en verano, que las celdas de perovskita convierten con mayor eficiencia. En invierno, predomina la luz roja, lo que reduce su rendimiento.
• Fenómeno de reversibilidad: Las celdas de perovskita exhiben una propiedad única por la cual su eficiencia puede variar de forma reversible durante el ciclo día-noche, un efecto que se acumula y acentúa las diferencias estacionales.

Implicaciones para la Acción por el Clima (ODS 13) y Comunidades Sostenibles (ODS 11)

Los hallazgos de este estudio tienen profundas implicaciones para la lucha contra el cambio climático y el desarrollo de asentamientos humanos más sostenibles.

• Predicción de rendimiento anual: La investigación permite prever con mayor exactitud el rendimiento energético anual y la vida útil de las instalaciones solares de perovskita, un dato indispensable para planificar su despliegue masivo y contribuir a la Acción por el Clima (ODS 13).
• Viabilidad geográfica: Los resultados sugieren que el rendimiento de estas celdas sería más estable y predecible en regiones cercanas al ecuador, donde las variaciones estacionales de la luz solar son menores. Esto orienta las estrategias de implementación para maximizar el impacto energético.
• Integración en ciudades sostenibles: Comprender cómo el clima afecta el rendimiento es clave para integrar esta tecnología en la infraestructura de Ciudades y Comunidades Sostenibles (ODS 11), garantizando un suministro energético fiable y adaptado a las condiciones locales.

1. ¿Qué Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) se abordan o están conectados con los temas destacados en el artículo?

1. ODS 7: Energía asequible y no contaminante

   • Explicación: El artículo se centra por completo en la investigación y el desarrollo de celdas solares de perovskita, una tecnología de energía renovable. El objetivo del estudio es evaluar su durabilidad y rendimiento a largo plazo en condiciones reales, lo cual es fundamental para hacer de la energía solar una fuente más fiable, eficiente y, en última instancia, asequible. El texto menciona explícitamente que las perovskitas son de interés por su “alta eficiencia potencial” y “bajos costos de fabricación”, lo que se alinea directamente con el objetivo de garantizar el acceso a una energía limpia y asequible.

2. ODS 9: Industria, innovación e infraestructura

   • Explicación: El artículo describe un “experimento pionero” y un “estudio prolongado” realizado por un equipo de científicos del Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB). Esto representa una inversión en investigación científica y desarrollo tecnológico. La investigación busca superar las barreras existentes (la falta de información sobre la durabilidad) para comercializar una nueva tecnología. El proyecto, que incluye una “instalación de prueba al aire libre” y la colaboración con la Universidad de Liubliana, es un claro ejemplo de fomento de la innovación y mejora de la capacidad tecnológica, aspectos centrales del ODS 9.

3. ODS 13: Acción por el clima

   • Explicación: Aunque no se menciona explícitamente el cambio climático, el desarrollo y la mejora de las tecnologías de energía renovable, como las celdas solares, son una de las estrategias más importantes para combatirlo. Al investigar cómo mejorar la estabilidad y eficiencia de las celdas de perovskita, los científicos están contribuyendo a acelerar la transición energética desde los combustibles fósiles hacia fuentes limpias, lo que es fundamental para mitigar los efectos del cambio climático.

2. ¿Qué metas específicas de los ODS se pueden identificar en función del contenido del artículo?

1. Meta 7.2: Aumentar considerablemente la proporción de energía renovable en el conjunto de fuentes energéticas.

   • Explicación: El estudio sobre la durabilidad y eficiencia de las celdas de perovskita es un paso crucial para su implementación a gran escala. Al comprender y mitigar la “pérdida de eficiencia estacional”, los investigadores buscan hacer que esta tecnología sea más predecible y viable comercialmente. Un mejor rendimiento y una mayor vida útil de las celdas solares contribuirían directamente a aumentar la capacidad instalada de energía solar y, por lo tanto, la proporción de energía renovable en el mix energético global.

2. Meta 9.5: Aumentar la investigación científica y mejorar la capacidad tecnológica de los sectores industriales de todos los países.

   • Explicación: El artículo es un ejemplo perfecto de esta meta en acción. Describe cómo un centro de investigación (HZB) está llevando a cabo un “estudio más prolongado hasta la fecha” para avanzar en el conocimiento de una tecnología emergente. El trabajo del equipo dirigido por la Dra. Carolin Ulbrich y el análisis del doctorando Marko Remec son actividades de investigación científica pura destinadas a “prever con mayor precisión el rendimiento anual y la vida útil de las celdas solares de perovskita”, mejorando así la capacidad tecnológica en el sector de las energías renovables.

3. Meta 7.a: Aumentar la cooperación internacional para facilitar el acceso a la investigación y la tecnología relativas a la energía limpia.

   • Explicación: El artículo menciona que el experimento fue apoyado por el “proyecto TAPAS de HZB en colaboración con la Universidad de Liubliana”. Esta colaboración entre una institución alemana (HZB) y una eslovena (Universidad de Liubliana) es un ejemplo directo de cooperación internacional en el campo de la investigación de energías limpias, tal como lo promueve esta meta.

3. ¿Hay algún indicador de los ODS mencionado o implícito en el artículo que pueda usarse para medir el progreso hacia los objetivos identificados?

1. Indicador 7.2.1: Proporción de la energía renovable en el consumo final total de energía.

   • Explicación: El artículo no proporciona datos sobre el consumo de energía, pero el objetivo de la investigación está implícitamente ligado a este indicador. Al estudiar la eficiencia (hasta un “26,95% en laboratorio”) y la durabilidad (una “disminución del 2% tras cuatro años” en potencia máxima), los científicos buscan mejorar la viabilidad de la energía solar. Un resultado exitoso de esta investigación permitiría una mayor adopción de esta tecnología, lo que a su vez aumentaría la proporción de energía renovable. La eficiencia y la durabilidad son, por tanto, métricas indirectas que influyen en este indicador.

2. Indicador 9.5.1: Gastos en investigación y desarrollo como proporción del PIB.

   • Explicación: El artículo no cuantifica la inversión, pero la describe cualitativamente. La existencia de un proyecto de investigación de cuatro años, con una “instalación de prueba al aire libre” dedicada y personal científico especializado (Dra. Carolin Ulbrich, Khenkin, Marko Remec), implica una inversión significativa en investigación y desarrollo (I+D) por parte del HZB y sus colaboradores. Este proyecto es una manifestación tangible del gasto en I+D que mide este indicador.

3. Indicador 7.a.1: Corrientes financieras internacionales destinadas a apoyar la investigación y el desarrollo de energías limpias.

   • Explicación: La mención de la “colaboración con la Universidad de Liubliana” a través del proyecto TAPAS implica la existencia de flujos de cooperación (que pueden ser financieros, de conocimiento o de recursos) entre Alemania y Eslovenia. Este tipo de colaboración internacional para la investigación en energía limpia es exactamente lo que este indicador busca medir.

ODS, metas e indicadores

Fuente: elperiodicodelaenergia.com