Investigadores del Advanced Technology Institute de la University of Surrey alcanzaron un avance en paneles solares flexibles al sustituir el óxido de indio y estaño (ITO) por nanotubos de carbono de pared simple en células solares de perovskita.
Según la University of Surrey, ese cambio permite fabricar dispositivos más eficientes, duraderos y accesibles, y podría transformar la industria de la energía solar flexible.
El equipo, liderado por el profesor Wei Zhang, el profesor Ravi Silva y la doctora Jing Zhang, demostró que los nanotubos de carbono pueden reemplazar al ITO, uno de los materiales más costosos y frágiles en la fabricación de paneles solares.
La investigación, realizada junto a socios internacionales, se centró en el uso de nanotubos de carbono tratados con ácido sulfúrico, un proceso que mejora la conductividad eléctrica sin sacrificar la transparencia necesaria para que la luz solar llegue a la capa activa de la célula.
El procedimiento incluye la formación de una delgada capa estabilizadora a base de níquel, que funciona como puente entre los distintos componentes internos de la célula solar.
Esa estructura, generada por la interacción entre el tratamiento ácido y los nanotubos, optimiza la conexión eléctrica y aporta estabilidad al conjunto del dispositivo.
Además, la producción de estos films se realiza mediante deposición química en fase vapor en rollo a rollo, una técnica empleada en la industria electrónica que facilita la escalabilidad y la viabilidad comercial de los paneles solares flexibles.
Las pruebas efectuadas por la University of Surrey revelaron mejoras notables en la estabilidad y durabilidad de las nuevas células. Tras un mes de exposición continua a calor, humedad y luz solar, los dispositivos conservaron más del 95% de su rendimiento original, superando ampliamente a los paneles tradicionales basados en ITO.
En cuanto a la resistencia mecánica, los módulos con nanotubos de carbono resistieron 1.000 ciclos de flexión con apenas un 5% de pérdida de eficiencia, sin grietas ni desprendimientos visibles, mientras que los dispositivos convencionales perdieron cerca de tres cuartas partes de su eficiencia en las mismas condiciones.
El impacto económico y ambiental de la innovación también es significativo. La fabricación de estos films de nanotubos mediante rollo a rollo resulta aproximadamente seis veces más barata que la pulverización catódica del ITO, reduciendo los costos de producción en unos USD 200 por metro cuadrado.
Además, el indio —elemento clave del ITO— es un recurso escaso cuya extracción demanda alta intensidad energética. El uso de materiales basados en carbono abarata la producción y reduce la huella de carbono de la tecnología solar, según la University of Surrey.
Las células solares de perovskita, núcleo de este avance, se consideran una de las tecnologías más prometedoras en energía solar: se fabrican con materiales de bajo costo y se procesan a temperaturas mucho menores que el silicio tradicional, lo que las hace más ligeras, económicas y sencillas de producir.
Su flexibilidad permite captar la luz solar con alta eficiencia y posibilita paneles que se adaptan a superficies curvas o incluso pueden imprimirse sobre objetos cotidianos. Hasta ahora, sin embargo, la estabilidad a largo plazo y la fragilidad de algunos componentes habían limitado su adopción masiva.
La University of Surrey concluye que la incorporación de nanotubos de carbono en lugar de ITO posibilita una producción más asequible y sostenible, resolviendo retos de durabilidad y eficiencia y brindando beneficios directos tanto para la industria como para el medioambiente.
