Módulos solares de perovskita desarrollados por IMEC. Crédito: Anurag Krishna
Los fotovoltaicos de perovskita (PV) están a punto de comercialización, pero la estabilidad sigue siendo el principal obstáculo a superar por la adopción generalizada. Si bien una investigación extensa ha abordado la degradación de la PV de perovskita a través de pruebas interiores aceleradas, las pruebas al aire libre permanecen relativamente subexploradas y se centran principalmente en células pequeñas en lugar de módulos.
Esta brecha subraya la necesidad urgente de estudiar de manera exhaustiva los procesos de degradación al aire libre. Comprender cómo funcionan los módulos PV de perovskita en condiciones ambientales del mundo real es crucial para avanzar hacia la viabilidad comercial.
En nuestro trabajo publicado en ACS Energy Letters, presentamos una evaluación al aire libre de dos años de los módulos de perovskita, arrojando luz sobre su degradación en condiciones del mundo real. Nuestros hallazgos destacan un hito significativo en la investigación fotovoltaica de perovskite, con el módulo más robusto que mantiene el 78% de su rendimiento inicial después de un año. Se encontró que las tasas de pérdida de rendimiento durante el período de quemaduras eran de aproximadamente 7% a 8% por mes.
Proporcionamos información cuantitativa sobre la degradación y recuperación del rendimiento diurno, revelando una disminución en el rendimiento diurno y la mejora durante la noche, con módulos de larga duración que experimentan degradación y recuperación de hasta el 20%.
El análisis de la degradación de la corriente diurna, el voltaje y el factor de relleno muestra que la corriente diurna disminuye y los aumentos nocturnos, mientras que el voltaje y el factor de relleno exhiben tendencias opuestas. Los estudios de temperatura e irradiancia mostraron mayores tasas de degradación y recuperación a temperaturas elevadas, con un impacto mínimo de la irradiancia.
Las variaciones de rendimiento estacional demostraron una tendencia de degradación diurna lineal consistente en todos los módulos durante dos años, independientemente de las condiciones ambientales. Además, desarrollamos e implementamos un modelo predictivo basado en datos que utiliza la regresión XGBOost para pronosticar la salida de potencia. Este modelo demostró una capacidad predictiva robusta con un error cuadrado medio de raíz normalizado (NRMSE) de 6.76% en el conjunto de pruebas, afirmando una fuerte correlación entre las potencias predichas y reales.
Creemos que esta investigación representa un avance importante en la comprensión de la degradación de los módulos solares de perovskita en condiciones del mundo real. Con más mejoras en la eficiencia de nuestros mini-módulos, que están diseñados con la mejora en mente, estos hallazgos pueden acelerar el camino hacia la comercialización de esta tecnología prometedora.
A continuación, planeamos probar los módulos en una variedad de climas, desde el ambiente húmedo y nublado de Bruselas hasta el calor seco de Nuevo México, así como climas moderados como Madrid y Friburgo. Comparar el rendimiento en estas diversas ubicaciones nos dará una imagen más completa de cómo los módulos de perovskita se enfrentan a las condiciones del mundo real.
Esta historia es parte del diálogo de Science X, donde los investigadores pueden informar los resultados de sus artículos de investigación publicados. Visite esta página para obtener información sobre el diálogo de Science X y cómo participar.
Más información: Vasiliki Paraskeva et al, cambios diurnos y análisis de aprendizaje automático de módulos de perovskita basados en dos años de monitoreo al aire libre, letras de energía ACS (2024). Doi: 10.1021/acsenergylett.4c01943
Bio:
El Dr. Anurag Krishna es un líder del proyecto de I + D en el equipo de Photovoltaics de película delgada en el Interuniversity Microelectronics Center (IMEC) en Bélgica, uno de los principales centros de investigación del mundo para Nanoelectronics, Digital y Energy Technologies. Gestiona una cartera de proyectos nacionales, europeos e industriales destinados a superar los límites de las tecnologías fotovoltaicas de perovskita. Antes de unirse a IMEC, fue miembro de Marie Skłodowska-Curie en la École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), donde realizó investigaciones de alto impacto bajo la guía de los profesores Michael Graetzel y Anders Hagfeldt. Obtuvo su Ph.D. de la Universidad Tecnológica de Nanyang (NTU), Singapur. Su experiencia en investigación se encuentra en la intersección de materiales avanzados, ingeniería de dispositivos y técnicas de caracterización de vanguardia. Su trabajo une la ciencia fundamental y la innovación aplicada, contribuyendo significativamente al desarrollo de células solares de perovskita estables de alta eficiencia. Es autor de más de 35 publicaciones en revistas, incluidas Comunicaciones de la Naturaleza, Energía y Ciencias Ambientales, Joule, Materiales avanzados, Journal of the American Chemical Society (JACS) y Angewandte Chemie.
Cita: los módulos solares de perovskite muestran una durabilidad al aire libre durante todo el año (2025, 18 de abril) Recuperado el 18 de abril de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-04-perovskite-solar-modules ye-utdoor.html
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