L’aprofitament de les energies renovables és un element clau en la protecció dels recursos del planeta i la lluita contra la contaminació atmosfèrica i el canvi climàtic. La tecnologia dels materials ha de permetre avançar en sistemes de generació d’electricitat més eficients, econòmics i respectuosos amb el medi ambient. Els materials amb estructura de perovskita són la gran esperança.

Les notícies esperançadores sobre la utilització de nous materials en l’aprofitament més eficient de les energies renovables guanyen cada cop més espai en els mitjans de comunicació de tot el món. La revista Theknos va explicar en un ampli reportatge publicat al número 208 (novembre de 2016) que el grafè és un d’aquests materials de nova generació, i que l’energia solar és una de les seves possibles aplicacions.

Sense rebaixar les expectatives sobre aquesta nova presentació hexagonal del carboni pur, el protagonisme en el camp dels nous materials aplicats a l’energia fotovoltaica té ara un nom diferent: perovskita. Les primeres mostres del mineral, que s’anomena així en honor del mineralogista rus Lev Perovski, van ser descobertes a la serralada dels Urals (Rússia) l’any 1839 pel mineralogista alemany Gustav Rose. No va ser fins al 1945, tanmateix, que la científica irlandesa Helen Dick Megaw, pionera en la utilització dels raigs X en cristal·lografia, va donar a conèixer els detalls de l’estructura cristal·lina d’aquest singular mineral format per òxid de calci i de titani (també conegut com a titanat de calci, de fórmula CaTiO3). L’observació d’aquesta estructura cristal·lina va obrir el camí per fer servir la denominació de perovskita —de manera genèrica— a qualsevol mineral o material sintètic que tingui el mateix tipus d’organització interna que el titanat de calci (el que es coneix com a estructura de perovskita).

La llarga llista de minerals d’origen natural amb estructura de perovskita i les noves perovskites sintètiques estan demostrant, en els últims anys, un gran potencial en la fabricació de materials superconductors, bateries, i, sobretot, cèl·lules fotovoltaiques, per l’elevada capacitat que tenen per absorbir la llum i transformar-la en electricitat.

Dos articles publicats els mesos de febrer i abril d’aquest any a la prestigiosa revista Science presenten millores en el disseny de cèl·lules fotovoltaiques fabricades amb perovskites i exemples pràctics de noves cèl·lules fotovoltaiques del tipus tàndem, en què una perovskita es combina per capes amb altres materials.

En l’article del mes de febrer, l’equip encapçalat per l’investigador d’origen colombià Juan-Pablo Correa-Baena, professor del MIT i de l’Institut de Tecnologia de Geòrgia, explica els resultats dels seus estudis per millorar les combinacions de perovskites i altres compostos amb l’objectiu d’incrementar l’eficiència i la resistència de les cèl·lules solars. Aquest equip va afegir cesi i rubidi a la perovskita de plom combinada amb iode, i va aconseguir una barreja homogènia que millora un 2% l’eficiència d’aquests materials.

En el treball publicat el mes d’abril, d’altra banda, l’equip liderat per Jinhui Tong, del Laboratori Nacional d’Energies Renovables dels Estats Units, presenta els resultats d’un nou sistema químic per millorar l’eficiència en cèl·lules solars mixtes de perovskita de plom i estany. L’equip del professor Tong va aplicar el nou sistema per fabricar cèl·lules solars tàndem (amb una de les capes de perovskita) que van mostrar un rendiment de fins al 25%.

Joaquim Elcacho, periodista especialitzat en medi ambient i ciència.