Imagina un futuro impulsado por celdas solares de bajo costo que literalmente podrían pintar casi cualquier superficie: techos, paredes, incluso vehículos. Esta tecnología aún no es una realidad, pero podría serlo, gracias a las innovaciones en el uso de las perovskitas.
Las perovskitas son una clase de minerales descubiertos hace 180 años en los Montes Urales y nombradas así por un científico ruso. Estos minerales se han anunciado durante casi una década como el futuro de la energía solar.
Lo sorprendente es que parte del trabajo más innovador en el campo se ha llevado a cabo en los laboratorios Hunt Perovskite Technologies, una división de Hunt Consolidated (el conglomerado propiedad de la familia multimillonaria Ray L. Hunt, de 76 años). El entusiasmo de la familia Hunts por las perovskitas sigue creciendo ya que este mes anunció que sus celdas solares alcanzaron una impresionante eficiencia del 18%.
Las perovskitas son un negocio poco común para una familia enfocada en el sector petrolero. El padre de Ray, H.L. Hunt (quien falleció en 1974), era un magnate petrolero de fama mundial que tuvo 15 hijos. Ray, posiblemente el más exitoso, ha pasado las últimas cuatro décadas explorando el mundo en busca de oportunidades energéticas y construyendo una fortuna estimada de 5,000 millones de dólares (mdd). Además ha desarrollado proyectos de gas natural licuado (GNL) en Yemen y Perú, también ha extraído petróleo en Canadá y Rumania. Luego de la caída de Saddam Hussein, Hunt fue el primer operador estadounidense en la región kurda de Irak.
Foto: Israel Palacio/Unsplash
El hijo de Ray, Hunter L. Hunt, siguió el legado que le heredó su padre. En la última década, construyó una compañía eléctrica en la ciudad fronteriza de Sharyland, Texas, y agregó líneas de alto voltaje para conectar la red de Texas con la de México. Además hizo girar esa división como la empresa pública InfraREIT, vendida el año pasado a Oncor por 2,000 mdd. “Es su esencia, él y su padre son empresarios energéticos”, dice Victor Liu, presidente de Hunt Energy Enterprises.
En 2013, los Hunts entraron al sector de la energía solar a pesar de que no estaban interesados en los paneles fotovoltaicos comunes, basados en silicio y utilizados actualmente en los tejados. Era demasiado tarde para entrar al negocio abarcado por empresas chinas y recordado por el colapso de Solyndra en 2011 (la empresa de energía solar que evaporó 500 mdd en fondos de los contribuyentes).
En ese momento, la energía solar parecía cara con un costo total de 15 centavos por kwh, tres veces más costosa que la energía eléctrica generada por combustibles fósiles confiables como el carbón y el gas natural.
Sin embargo, los Hunts evaluaron la trayectoria de la energía solar y quisieron formar parte. La energía solar basada en silicio ha avanzado para convertirse en la fuente más barata de nueva generación de electricidad a un costo total de 4 centavos por kwh, de acuerdo con datos del Departamento de Energía de Estados Unidos.
“Sabíamos que iba a ser relevante y que necesitaríamos tecnología innovadora y diferente”, declaró Liu. A pesar de que aún parecer ser algo lejano, con el tiempo la energía solar basada en perovskita podría convertirse en una de las fuentes de electricidad más baratas del mundo, dice Michael Irwin, quien en 2013 dejó su puesto en la Universidad de Texas para convertirse en director técnico de Hunt Perovskite Technologies. “Lo que me gustó de la organización Hunt es que tienen una visión a largo plazo que no depende del mercado ni de los inversionistas”.
Las perovskitas siempre han sido interesantes para los científicos porque pueden actuar como superconductores y son muy sensibles a los campos magnéticos. En la década de 1960, los geólogos determinaron que el mineral más abundante en el manto inferior de la tierra, es un óxido de perovskita de magnesio y silicio. Su primer uso fue en catalizadores y sensores; en 1981 llegó un láser basado en perovskita y para 1994, investigadores de IBM (compañía de hardware para computadoras) crearon una fuente emisora de luz (LED), basada en perovskita. Su aplicación avanzó rápido ya que en 1999 llegó la primera celda solar.
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Cuando Irwin trabajó en Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL), mantuvo una estrecha colaboración con el investigador, Joe Berry, quien colaboraba con el equipo de Hunt. Berry recuerda que en 2013 sus primeras celdas de perovskita de haluro metálico lograron solo un 5% de eficiencia, es decir, convirtieron el 5% de la radiación solar que las golpeó en electricidad. Desafortunadamente, esos primeros esfuerzos “se desmoronaron porque les faltaba durabilidad ”, dice Berry.
Ante esto, los científicos se dedicaron a la “alta iteración”, construyendo y reconstruyendo las celdas y exponiéndolas a factores estresantes como el calor y la humedad, tratando de imitar el tipo de extremos que se presentaban en la naturaleza. Además controlan cuidadosamente las condiciones para no desperdiciar el esfuerzo. “Si tienes un huevo, debes incubarlo hasta que nazca un pollo, pero no puedes agregar más calor para que nazca más rápido o lo que obtendrás será un huevo duro”, ejemplificó Irwin.
Berry sugiere una analogía diferente: “Es como construir corredores de arrastre: obtienes un alto rendimiento, pero tienes que reconstruir el motor después de cada carrera”. Sin embargo, a Hunt no le interesan los autos de carrera que duran solo unas pocas horas. “Siempre nos preocupamos por la comercialización, definida como durabilidad, eficiencia, escala y capacidad de fabricación”.
A diferencia de otros investigadores, como el profesor Rui Wang y sus colegas de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), Hunt no está interesado en resolver el problema de la durabilidad encapsulando sus celdas para protegerlas contra los elementos. Su objetivo es que las perovskitas sean lo más sencillas y fáciles de implementar.
Berry imagina un sistema de rociado, donde los instaladores aparezcan con rollos de sustrato de plástico y un camión cisterna lleno de “tinta” pueda rociar superficies, utilizando técnicas avanzadas de fabricación aditiva. A pesar de que la eficiencia se degrade en unos pocos meses, únicamente se tendría que pintar otra vez. Espera que los primeros en adoptar esta tecnología sean los militares, quienes necesitan fuentes flexibles de generación de energía para sus bases ubicadas lejos de las cadenas de suministro. Además desea que las perovskitas logren una especie de simbiosis con los sistemas fotovoltaicos basados en silicio con el fin lograr una combinación de las dos tecnologías para impulsar una mejor planta de energía.
En el laboratorio, la eficiencia de las celda de perovskita ha superado el 25%, acercándose al rendimiento de la carga de alimentación fotovoltaica (PV) de silicio avanzado. Berry estima que en aproximadamente una década, las perovskitas podrían producir energía solar muy barata a comparación de los precios actuales.
Forbes