Introducción

En esta ocasión, hablaremos sobre las "células solares de perovskita".
Actualmente existe una tecnología que está a punto de cambiar drásticamente el futuro de la energía.
Esta es la "célula solar de perovskita".
Según la " Estrategia de Células Solares de Próxima Generación " anunciada por el Ministerio de Economía, Comercio e Industria en noviembre de 2024, el objetivo es introducir 20 GW (equivalentes a la potencia de 20 centrales nucleares) de células solares de perovskita para 2040.

El trasfondo de esto es una sensación de crisis ante la situación actual en la que China ostenta el liderazgo en la generación de energía solar, y la ventaja geopolítica de Japón como importante productor de yodo.
En este artículo explicaremos las innovaciones aportadas por la tecnología de perovskita, que está atrayendo la atención en este contexto, y su posición como estrategia nacional.

¿Qué son las células solares de perovskita?

Las células solares de perovskita son células solares que utilizan un material con estructura cristalina llamado perovskita como capa de absorción de luz. Sus características más destacadas son las siguientes:

Alta eficiencia

Según el último informe publicado por el Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada, se ha demostrado una eficiencia de conversión del 26,7%, cercana al límite teórico, para las células solares de unión simple, y una eficiencia de conversión del 28,7% para las células solares de unión múltiple.
" La Universidad de Kioto y otras instituciones logran una célula fotovoltaica tándem totalmente perovskita "

Bajo costo

Se dice que, utilizando tecnología de impresión (método de recubrimiento por centrifugación), se puede fabricar a una temperatura más baja y en menos tiempo que las células solares de silicio.

Flexibilidad y ligereza

Con un grosor inferior a 1 μm y una flexibilidad similar a la de una película, aumenta drásticamente la flexibilidad de los lugares de instalación, como por ejemplo en vidrio, paredes exteriores y ropa.

La ventaja geopolítica de Japón y su seguridad energética

Japón es el segundo mayor productor de yodo, una de las principales materias primas para las células solares de perovskita, y representa aproximadamente el 30% de la producción mundial.
Entre estos, el yodo derivado de la salmuera de los yacimientos de gas de la prefectura de Chiba es un recurso importante, que representa aproximadamente el 80% de la producción nacional.

China concentra la mayor parte de la producción mundial de silicio de alta pureza, materia prima para las células solares de silicio, y los riesgos de suministro siempre han sido una preocupación. Este riesgo no solo afecta a Japón, sino también a países de todo el mundo.
Por el contrario, el hecho de que algunas de las principales materias primas para las células solares de perovskita puedan obtenerse de forma constante dentro de Japón supone un paso importante hacia la producción y el consumo local de energía.

Además, dado que es posible reutilizar las instalaciones químicas existentes, la producción puede continuar incluso en el improbable caso de que se interrumpan las redes de suministro internacionales, lo cual se considera extremadamente importante en términos de seguridad energética.

cadenas de suministro nacionales y creación de empleo

Se espera que el uso generalizado de células solares de perovskita genere algo más que innovación tecnológica: también ayudará a construir una cadena de suministro autosuficiente dentro de Japón y a crear nuevas oportunidades de empleo.

Muchos de los materiales necesarios para la fabricación pueden adquirirse a nivel nacional, y las instalaciones de las plantas químicas y fábricas de componentes electrónicos existentes pueden reutilizarse, por lo que la base para la industria de equipos ya está establecida en el país.

Según la " Estrategia de Células Solares de Próxima Generación " publicada por el Ministerio de Economía, Comercio e Industria en noviembre de 2024, si la producción en masa de células solares de perovskita se generaliza, se espera que para 2030 se generen empleos en los siguientes campos.

• Industria química: más de 30.000 personas
• Industria de la construcción - Instalación y construcción: Más de 40.000 personas
• Gestión conservadora empresarial: más de 20 000

Además, también se han iniciado iniciativas para crear empleo en las zonas rurales. Por ejemplo, en la región de Tohoku, se están llevando a cabo esfuerzos para establecer centros de formación para ingenieros de construcción de equipos de generación de energía.

El potencial de las células solares en tándem

Las células solares de perovskita son altamente eficientes por sí solas, pero su eficiencia de conversión puede incrementarse aún más apilándolas con células solares de silicio en una configuración "en tándem".
En este caso, se dice que el límite teórico es un máximo del 43% (fuente: PR TIMES (Toshiba Infrastructure Systems) ), y si la aplicación práctica progresa, podría cambiar la sabiduría convencional sobre las células solares.

Ejemplos de iniciativas de empresas nacionales

Las empresas nacionales también están empezando a tomar medidas. Según un comunicado oficial de Sekisui Chemical , la compañía tiene como objetivo establecer un sistema de producción en masa con una capacidad de 100 MW anuales para 2027.
Toshiba también ha logrado una eficiencia superior al 31% en sus células solares en tándem durante la demostración, y actualmente está trabajando en su comercialización.

resumen

Las células solares de perovskita son una tecnología energética singular que combina múltiples ventajas, como ligereza, flexibilidad, alta eficiencia y bajo coste, y Japón puede liderar todos los aspectos del proceso, desde la adquisición de materias primas hasta la fabricación e instalación.

Tras la pérdida del liderazgo japonés en el sector de los semiconductores, se requiere una promoción estratégica de la energía solar, basada en la producción nacional y la protección de la propiedad intelectual. El objetivo del gobierno de alcanzar los 20 GW de energía solar fotovoltaica instalada para 2040 es solo el primer paso.

Las células solares de perovskita no son solo una innovación tecnológica; también representan una oportunidad para una "Revolución Industrial Reiwa" que respaldará la seguridad energética y el renacimiento industrial de Japón.