Cèl·lula solar suïssa del 30%: perovskita i bateries
Una cèl·lula suïssa de perovskita i silici supera el 30% d'eficiència. El salt és real, però durabilitat, escala i emmagatzematge en decidiran l'impacte.
El 30% que trenca una barrera de laboratori
JF Calero presenta un resultat de l'EPFL i el CSEM que supera per primera vegada el 30% d'eficiència en una cèl·lula solar de triple unió basada en perovskita i silici. La mesura certificada és del 30,02%, davant del 27,1% que el mateix equip havia aconseguit abans. La fita apareix en dispositius de diferents mides, inclosos 1, 4 i 54 centímetres quadrats.
L'eficiència indica quina proporció de la llum incident es converteix en electricitat sota unes condicions de prova definides. Un augment de tres punts percentuals no significa només un 3% més d'energia: passar de 27,1 a 30,02 representa prop d'un 11% de millora relativa. En una superfície limitada, això pot produir més electricitat amb estructures, cablejat i terreny semblants.
El resultat és científic i independentment certificat, però encara no és un mòdul comercial de mida completa. Entre una cèl·lula de laboratori i una placa que ha de resistir dècades a l'exterior hi ha encapsulació, connexions, pèrdues entre cel·les, humitat, calor, radiació i fabricació en volum.
Tres capes per aprofitar millor l'espectre solar
Una cèl·lula convencional de silici té un límit pràctic perquè cada material respon millor a una part de l'espectre. Els fotons amb poca energia poden travessar-la sense generar càrrega; els que en tenen massa en perden una part en forma de calor. Una arquitectura tàndem apila materials amb bandes prohibides diferents perquè cadascun capti els fotons que li convenen.
El dispositiu suís utilitza dues subcel·les fines de perovskita sobre una base de silici. La capa superior absorbeix la llum més energètica. La perovskita intermèdia recull una altra franja, especialment al voltant de l'infraroig proper, i el silici aprofita la part que arriba al fons. Les tres unions estan connectades perquè la llum es reparteixi en lloc de demanar a un sol material que ho faci tot.
La perovskita és atractiva perquè la seva composició es pot ajustar i es pot dipositar en capes primes. També introdueix dificultats. En una connexió en sèrie, la subcel·la que genera menys corrent pot limitar el conjunt. A més, defectes microscòpics o una cristal·lització irregular creen vies de recombinació on es perd càrrega abans d'arribar al circuit.
Les tres innovacions que fan pujar el rendiment
L'equip resol aquests problemes amb tres intervencions complementàries. A la perovskita superior incorpora una molècula que orienta millor el creixement dels cristalls, redueix defectes i ajuda a conservar una tensió alta. No es tracta només d'afegir una altra capa: cal que la interfície deixi passar càrrega sense destruir la qualitat òptica.
La subcel·la intermèdia es fabrica amb un procés de tres passos. Aquesta seqüència millora l'absorció de llum d'infraroig proper i l'homogeneïtat del material. L'objectiu és equilibrar el corrent de les tres unions, perquè cap d'elles freni les altres.
Finalment, unes nanopartícules reflecteixen de nou cap a la capa intermèdia part de la llum que, altrament, es perdria. La combinació augmenta voltatge i corrent sense abandonar el silici que domina la indústria. Segons l'EPFL, el potencial teòric d'aquesta arquitectura supera el 40%, encara que un potencial físic no és una previsió de producte ni de calendari.
Del centímetre quadrat al mòdul que dura dècades
La següent prova és mantenir el rendiment quan creix l'àrea. Les capes han de conservar el mateix gruix i composició sobre una superfície gran, i qualsevol petit defecte afecta més material. També s'han d'interconnectar moltes cel·les; cada línia conductora ocupa espai i introdueix resistència.
La durabilitat és especialment important per a les perovskites. L'aigua, l'oxigen, la calor, la llum intensa i els cicles tèrmics poden degradar-les. El NREL estudia precisament com comparar proves accelerades de laboratori amb exposició real a l'exterior. Una cèl·lula eficient durant una mesura curta no substitueix una garantia de vint o trenta anys.
El registre, per tant, redueix un risc científic: demostra que tres unions poden superar el 30% amb una recepta reproduïble en mostres certificades. Encara queden els riscos industrials: rendiment de fàbrica, materials, encapsulació, toxicitat, cost per watt i estabilitat. El criteri comercial no és només l'eficiència inicial, sinó quanta energia lliura el mòdul al llarg de tota la vida.
Una placa millor no resol tota sola la intermitència
El vídeo amplia la notícia cap al principal repte del sistema elèctric: la producció solar varia amb l'hora i el temps, mentre la demanda segueix el seu propi patró. Més eficiència ajuda a generar més en el mateix terreny, però no trasllada automàticament l'energia del migdia a la nit.
Aquí entren les bateries, la flexibilitat de la demanda, les xarxes i altres fonts. L'Agència Internacional de l'Energia va observar que els preus de les bateries a la Xina van baixar prop d'un 30% durant el 2024, impulsats per més competència, capacitat de fabricació i preus inferiors de materials. Aquest descens fa més viable guardar hores de producció solar.
Emmagatzemar no equival a fer desaparèixer la xarxa. Cal dimensionar potència i energia: els gigawatts indiquen quant es pot lliurar en un instant; els gigawatts hora, durant quant temps. També hi ha pèrdues, degradació, dies amb menys sol i necessitats estacionals que una bateria de poques hores no cobreix.
Abu Dhabi mostra l'escala de solar més emmagatzematge
Calero cita el projecte d'Abu Dhabi com a exemple de renovables constants. La dada precisa de Masdar és una planta solar de 5,2 GW combinada amb 19 GWh de bateries, dissenyada per lliurar 1 GW de potència de base les vint-i-quatre hores. No és «1 GW de bateries»: confondre potència i capacitat amagaria la magnitud real de l'emmagatzematge.
El projecte il·lustra què pot fer la combinació. Durant les hores de molta irradiació, una part de la planta alimenta la xarxa i una altra carrega les bateries. Més tard, l'energia guardada manté una sortida estable. Ho facilita un recurs solar excel·lent, una instal·lació enorme i una planificació conjunta de generació i emmagatzematge.
No tots els territoris poden copiar-ne el cost. El preu depèn del sol, el terreny, el capital, la connexió, la durada necessària i la cadena de subministrament. IRENA calcula que, en regions amb bons recursos, les renovables fermes amb emmagatzematge ja poden competir amb nova generació fòssil, però les forquilles varien segons tecnologia i context.
Què canvia realment el descobriment suís
La cèl·lula de l'EPFL i el CSEM no és una bateria ni una solució completa per a la xarxa. És una millora del primer esglaó: extreure més electricitat de cada metre quadrat. Si es trasllada a mòduls duradors i assequibles, pot reduir terreny, estructures i altres costos que no baixen al mateix ritme que el silici.
El vídeo té raó a connectar eficiència i emmagatzematge, perquè el valor d'una placa depèn de quan es pot utilitzar la seva energia. Però convé mantenir separades les evidències. El 30,02% és una mesura certificada en cèl·lules; la baixada de bateries és una tendència de mercat; i Abu Dhabi és un projecte concret amb condicions pròpies.
El pròxim salt no serà un únic titular. Caldrà veure mòduls grans, proves de degradació, línies pilot amb bon rendiment i costos totals per watt. Si aquestes peces encaixen, la triple unió de perovskita i silici pot fer la solar més productiva, mentre bateries i xarxes converteixen aquella producció variable en subministrament útil. El rècord obre una via sòlida; l'escala industrial decidirà fins on arriba.
Contrast i context
Fonts consultades
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YouTube — JF CALERO - EL CASCARÓN DE NUEZ Suiza ha encontrado algo en la solar que puede cambiarlo todo: las baterías vienen detrás
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National Renewable Energy Laboratory Estudis de durabilitat exterior de les cèl·lules de perovskita
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Agència Internacional de l'Energia Evolució recent dels preus i la fabricació de bateries
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¿Qué tal, mis queridos amigos? Bienvenidos a un nuevo vídeo en el canal El cascarón de nuez. Tenemos otro tema apasionante hoy por delante y vamos a apurar hasta el último segundo para darte información de calidad. Como siempre intentamos el tema de la energía solar, muchos convendrán o han concluido ya que ha terminado mal, pero esta carrera es una carrera de fondo y efectivamente parece que invertir en el solar hoy en día es algo que está de modella o superado por todos los problemas que tienen las energías renovables y que han provocado y que nosotros hemos sufrido en nuestras propias carnes con el asunto del gran apagón. Bueno, pues esto no es exactamente así. Esto es un problema que viene precisamente provocado por malas decisiones desde un punto de vista político y sobre todo por el asunto de que se ha dado carta libre, campo abierto para crear grandísimos centros de producción de energía renovable sin tener los suficientes mecanismos de control y de inserción de esa electricidad intermitente en la red. Y ese es el principal problema, que no se
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han puesto las inversiones suficientes como para conectar correctamente esto con la red. Además de eso, hay otros problemas, principalmente que la energía solar y concretamente las placas solares se han convertido en una commodity que ahora controlan los chinos y que han hecho bajar los precios y reducir los precios hasta límites increíblemente insospechados. Y sabéis qué, que como ocurre con el automóvil eléctrico, cuando estas cosas eclosionan, cuando estas cosas se corrigen enormemente porque estaba viendo una burbuja, de repente empieza a salir o puede surgir de esas cenizas lo bueno y lo auténtico. Y yo, bajo mi punto de vista, traigo unas noticias hoy en día que son tremendamente interesantes porque la evolución tecnológica no se detiene y el abartamiento de costes tampoco. Y eso hace que de repente y de nuevo estas tecnologías puedan ser tremendamente interesantes. Ahora ya acomodándolas a una realidad en la que esas fantasías que teníamos antiguamente han desaparecido. Ahora es cuando, acabado todo el ruido, acabada toda la especulación salvaje, puede que tengamos algo que decir, no solamente por el espacio en el que vivimos, que tiene
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tantísima radiación solar, sino porque la aplicación correcta, con las medidas correctas y sobre todo con las cosas que vienen a continuación, nuevos tipos de placas y nuevos tipos de backats para la energía, todo podría cambiar. Y esto no es cienciaficción ni suposiciones. Algunos de estos proyectos ya se están poniendo en marcha. Vamos a empezar por lo primordial, por lo principal. Las placas solares están alcanzando unos rendimientos que parecían cienciaficción hace 4 días. tan ciencia ficción que el rendimiento de las placas solares que han desarrollado dos equipos de investigadores en Suiza se habían conseguido hasta la fecha solamente en el espacio. Estoy hablando de nada menos que la Escuela Politécnica Federal de La en Suiza e igualmente en aquel país también el Centro Suizo de Electrónica y Microtecnología. Esta gente ha conseguido crear una célula solar de triple capa, que es algo que en lo que se está trabajando en los últimos tiempos de manera continuada, con una eficiencia de nada menos que el 30,02%. Para que te hagas una idea, el récord anterior de eficiencia que había en
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placas solares en laboratorio era de un 27%. Y por tener una referencia grande, hace 10, 15 años era una locura llegar al 15, al 16, al 18%. Ese 16, 18% es la calidad media baja que tienen las placas solares hoy en día. Las más avanzadas, 21, 22 hasta 23%. Esta gente en laboratorio ha conseguido un 30% y lo hacen con unas placas solares tricapa, que utilizan además un material que es un supermaterial para las placas solares. Básicamente es un sándwich que tiene peroquita por un lado y una capa de silicio por otro lado. Verás, las placas solares tradicionalmente se han hecho siempre, como bien sabes, del silicio, pero el silicio tiene sus limitaciones y también sus ventajas de coste, de durabilidad y de rendimiento limitado. Uno de los problemas que hay precisamente con todo esto es que las placas solares basadas en silicio recogen una parte del espectro lumínico, pero a veces no tenemos en cuenta que el espectro de la luz tiene muchas frecuencias que van desde la luz ultravioleta hasta la luz infrarroja. Y
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lo que se trata en estas nuevas tecnologías tricap de intentar abarcar más de ese espectro porque si abarcas más inmediatamente estás generando más electricidad. Estas placas solares utilizan dos capas de perovosquitas muy delgadas, muy finas. utilizan una capa de silicio y de esa manera tienen un rango del espectro ampliado. Y no solamente eso, es que esta placa experimental igualmente tiene unas nanopartículas que actúan como espejos y que lo que hacen es recoger esa luz que no ha recogido ninguna de las células de estas tres primeras capas para rebotarla y volverla a aprovechar. Se dice muy rápido y muy fácil, pero es tremendamente complicado combinar todos estos elementos para, el secreto es ese, en este cocinado, aumentar al máximo por centímetro cuadrado cuál es el rango del espectro solar que estás tomando, que estás adquiriendo. Bueno, las perosquitas es una especie de material milagroso que tiene sus pros y sus contras. son más baratas de producir, son muy baratas de producir y además se pueden hacer en láminas muy delgadas y son capaces, como te estoy contando, de
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llegar a un espectro luminoso más amplio que el silicio, pero por contra tienen problemas con la degradación, se desgastan más rápido, su voltaje es inferior, es uno de los grandes problemas y además tienen una baja corriente. En este caso había una baja corriente en la capa intermedia. Así que lo que han seguido es una serie de estrategias para que molecularmente en la perosquita se eliminara parte de esta resistencia natural que tiene ese material para aumentar su voltaje. Igualmente eh se ha mejorado esa capa intermedia para que fuera más sensible a la luz infrarroja. Y por último, esos espejos, esos microespejos que se están poniendo de moda para recoger algo de luz y volverla a derivar a la placa solar. Bueno, con todo esto se ha hecho un experimento con una placa de 1 cm² que luego se ha replicado con una de 54 cm² para demostrar empíricamente que este rendimiento es escalable a tamaños más grandes para terminar en el de una placa solar mucho más grande. Y lo cierto es que esto abre nuevas
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expectativas porque cuanto más aumente la densidad energética de las placas solares, menor será la necesidad de colocarlas en tejados o mejor todavía que eso, se podrán colocar con rendimientos óptimos en lugares mucho más pequeños. Por ejemplo, ya se habla de las asociedadas de los edificios o directamente en nuestros balcones. Y ojo, porque los científicos están diciendo que el potencial de estas placas solares tricapóricamente está por encima del 40%. Si estás buscando invertir en energía solar o en algo parecido como el almacenamiento, como te voy a contar a continuación que se está poniendo muy interesante, puedes encontrar ETFs que están centralizados en este tipo de tecnologías. Yo, por ejemplo, hay uno que tengo en mi portfolio, por cierto, que aquí no hay recomendaciones de inversión. Yo te cuento lo que yo tengo y te doy información. Es muy fácil encontrar ETF Surcity en el mercado que están vinculadas no solamente a la generación, sino también en al almacenamiento que está creciendo mucho. De hecho, hay crecimientos muy importantes con tickers, por ejemplo, como Bolt, que pertenece a Wisdom Tree, a la línea de
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ETFs de Wisdom Tree, o, por ejemplo, uno denominado RNW de Renewable, que es renovable, RNW, un ETF de Li basado en energía renovable o por ejemplo el Invesco solar que es S0LR, como haciendo un juego de palabras con Solar, S0LR, te lo pongo ahí en pantalla y lo estás viendo para que no haya ningún género de dudas. Todos estos son ETFs con un ter, es decir, con un coste que está oscilando entre el 040 y el 0,60% aproximadamente. Esa es la comisión que te van a cobrar anual y que pueden ser interesantes o que están generando rendimientos interesantes en el récord que tienen en la información. Ya sabes que esto no son recomendaciones de inversión y que además rentabilidades pasadas no garantizan rentabilidades futuras. Si buscas una fintage donde entrar en todos estos tickers, yo utilizo Freedom 24, es de donde me he nutrido para sacar toda esta información. Hay muchísimas. En Fedon 24 hay 3,600 ETFs y en la descripción del vídeo tienes un enlace y en el primer comentario también para que te puedas
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abrir tu cuenta y empezar a invertir en estas ETF o en cualquier empresa vinculada al mundo de la energía renovable o del almacenamiento. Además, ahora para los primeros depósitos, para los que empezáis, hay una promo que te regala acciones con un valor de hasta $800. Esto depende de tu primera aportación para empezar a invertir, cuántas acciones te regalen. Yo me he hecho una pequeña cartera con todo esto y me parece muy interesante y ya sabes, por supuesto, ETF siempre UCI, cumpliendo con la normativa europea y con unos costes razonables. Ahí en el primer comentario y en la descripción del vídeo tienes mi enlace para empezar a operar a través de Freedom 24. Y es que la gran barrera que tenemos efectivamente con las renovables en general y con la solar en particular es el asunto de qué pasa por la noche, de qué pasa con la intermitencia. Y hasta la fecha intentar aprovechar la energía del sol para cargar baterías para luego descargarlas cuando no tenemos era algo muy limitado por el inmenso coste de las
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baterías. Bueno, sabéis que en los últimos 4 años se ha producido un descenso en la producción de las baterías. Ojo, estoy hablando de las baterías de gran escala, de nada menos que el 30%. Y esto empieza a abrir nuevas posibilidades que están haciendo levantar la oreja a determinados organismos y determinados países. Ahora mismo en Abu Dhabi, en Aldafra, está el proyecto más grande de instalación de baterías con un campo solar, 5 GW de energía instalados y 1 GW de baterías, que da como resultado un coste del megwti de aproximadamente $70 el megwti hora. Un coste que ya puede empezar a ser competitivo con el gas. Muy llamativo. El gran problema de todo esto, entre comillas, ¿cuál es? Este descenso de las baterías, de la producción de las baterías a gran escala, viene sobre todo por el aumento de la producción en China y esto nos hace todavía más dependientes de China por partida doble. Por un lado, el asunto de las placas solares y por otro lado, el asunto de las baterías. Es ciencia ficción pensar que toda la
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energía de la electricidad que nos sobra procedente de la solar a día de hoy lo podemos aprovechar acumulándolo en las baterías, pero el coste de las baterías se ha reducido tanto que ya no es ciencia ficción y comienza a ser viable que sean un respaldo para las energías fósiles que utilizamos y principalmente el gas con el objetivo en el futuro, quizá con la mirada puesta en una época en la que pase al revés, en la que el gas sea el respaldo y las baterías sean las que están tirando de la energía. energía solar gracias a la reducción drástica del almacenamiento con las mismas. Eso está pasando aquí y ahora, no solamente en Abu Dhabi, sino en países como la India e igualmente también en países como Australia que están empezando a implementarlo de una manera masiva. Nada más, queridos amigos, habrá que seguir tremendamente atentos. Esto evidentemente no es para pasado mañana ni para anteayer. es algo que se va desarrollando poco a poco, pero hay medios de comunicación como el mismísimo Financial Times, que ya están
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hablando con todos los problemas que hay en el estrecho de Ormud y con ese pico enorme de el aumento de las energías fósiles por todo lo que ha provocado esta cadena de suministro que se ha demostrado tan tremendamente poco resiliente y frágil a conflictos bélicos que de nuevo la inversión en un nuevo tipo de energía solar de última generación y con respaldos y con una conexión a la red con una frecuencia apropiada que la tecnología existe, pero hay que pagarla, ha tomado de nuevo, un nuevo impulso y nuevo interés, ahora, como digo, despejando y limpiando toda la basura y toda la megaespeculación que habíamos tenido en el pasado. Nada más, queridos amigos. Espero que como siempre esta información os haya parecido interesante. Nos vemos en un próximo viaje aquí en el Cascarón de Nuez. Hasta el siguiente.