Perovskita para el espacio

Científicos de la Comisión Nacional de Energía Atómica trabajarán junto a colegas del Indian Institute of Technology Roorkee, de India, en la investigación sobre la tolerancia a la radiación de celdas solares de perovskita para aplicaciones espaciales. Con este proyecto conjunto se busca generar conocimientos sobre nuevos materiales más eficientes y sustentables.

Por Vanina Lombardi  
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Agencia TSS – En el espacio, todos los dispositivos utilizan paneles solares. Y si bien el silicio es el material más empleado –y posiblemente también el más conocido– para la fabricación de celdas solares, no puede ser utilizado en satélites, radares y otros instrumentos espaciales, ya que en esos casos se necesitan materiales semiconductores más livianos. Actualmente, los más empleados son los de los grupos III-V de la tabla periódica de los elementos, como galio, germanio e indio.

“Esos materiales son muy escasos en la naturaleza, por eso cada una de esas celdas para instrumentos espaciales son carísimas, aunque son las que se usan ya que son delgadas y livianas”, dice María Dolores Perez, investigadora del CONICET en el Departamento de Física de la Materia Condensada de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA), será la directora en la Argentina de un proyecto de investigación conjunto con colegas del Indian Institute of Technology Roorkee (IITR), de India, en el que explorarán la tolerancia a la radiación de celdas solares de perovskitas –otro mineral escaso en la naturaleza con propiedad semiconductora–, para aplicaciones espaciales. La CNEA ha desarrollado los sistemas de paneles solares de uso espacial de misiones de la Comisión Nacional de Actividades Espaciales (CONAE), como en el caso de los satélites SAOCOM.

“La perovskita permitirían obtener estas celdas mediante un procesamiento que es muy simple: se fabrican unas tintas, mediante la disolución y mezcla de unas sales particulares; esa tinta luego se coloca sobre una placa que nosotros preparamos, que llamamos sustrato, y en un día fabricamos una celda solar de manera muy simple y con eficiencia alta”, explica Pérez, y agrega que otra de las problemáticas a resolver es la resistencia a las radiaciones de los materiales que se utilizan en el espacio.

“Tenemos trabajos previos donde mostramos que una perovskita que estudiamos soporta las radiaciones; sería muy buena candidata para ser utilizada en aplicaciones espaciales”, dice Pérez (izq), en la foto junto a investigadoras del Departamento de Física de la Materia Condensada de la Comisión Nacional de Energía Atómica (CNEA).

“En el vacío del espacio, además del sol y de los ciclos de temperatura, el ambiente espacial tiene mucha radiación ionizante, y eso hace que toda la electrónica, incluso los paneles solares, se degraden por esta radiación”, explica Pérez. Por eso están probando si las perovskitas son robustas frente a esa radiación: “Tenemos trabajos previos donde mostramos que una perovskita que estudiamos soporta las radiaciones; sería muy buena candidata para ser utilizada en aplicaciones espaciales”, subraya la especialista, y destaca que en el laboratorio en el que se desempeña pueden hacer pruebas y ensayos simulando las exigencias de un ambiente espacial. Para ello, se utiliza una línea del acelerador de partículas Tandar, específicamente diseñada para realizar ensayos de irradiación de celdas solares, que permiten observar la respuesta real de cada celda bajo irradiación directa, como si estuviera en el espacio exterior.

Esa capacidad fue clave en este proyecto, puesto que los especialistas de India desarrollan sus propias celdas de perovskitas pero no tienen cómo probarlas simulando entornos espaciales. “La idea es que ellos nos manden la celdas solares que producen, que funcionan muy bien, para que  nosotros acá las irradiemos y evaluemos si son robustas o no para su uso espacial”, comenta Pérez. Las celdas que fabrican sus colegas en India son distintas a las que hacen ellos en Argentina, ya que son todas inorgánicas, mientas que las locales se denominan híbridas, porque incluyen componentes orgánicos e inorgánicos.

“Cuando nosotros vayamos a India –considerada a nivel mundial una potencia en términos de capacidades de acceso al espacio–, la idea es que aprendamos a hacer esas celdas en particular”, agrega Pérez, y celebra este tipo de convenios binacionales en los que considera que los beneficios exceden a lo meramente académico. “Lo bueno es que ya establecemos un contacto, que antes no teníamos, con este grupo de colegas de India que es muy reconocido allá por sus desarrollos con perovskitas, y nos permite ampliar nuestros enfoques”, subraya Pérez.

El grupo de investigación binacional espera fabricar celdas solares de perovskita de alta eficiencia y estudiar su rendimiento y estabilidad, antes y después de la exposición a la radiación.

Esta iniciativa fue una de las cuatro seleccionadas en la Convocatoria a Proyectos Conjuntos de Investigación con India (impulsada como parte del Programa de Cooperación Científica entre el Ministerio de Ciencia (MINCYT) y el Departamento de Ciencia y Tecnología de la India (DST), firmado en 2013), que busca apoyar el desarrollo de investigaciones en biotecnología y transición energética, entre grupos binacionales. El MINCYT financiará a cada grupo durante dos años, por un máximo de pesos equivalentes a 10.000 dólares por proyecto cada año.

En este caso en particular, el grupo binacional espera fabricar celdas solares de perovskita de alta eficiencia y estudiar su rendimiento y estabilidad, antes y después de la exposición a la radiación. Este tipo de celdas ofrecen varias ventajas sobre la fotovoltaica espacial convencional. Por ejemplo, son más rentables, ultra ligeras, tolerantes a la radiación y con potencial de ampliación.

A lo largo de este proyecto, esperan desarrollar más capacidades con el fin de alcanzar una mayor comprensión de la tolerancia a la radiación de las celdas solares de perovskita inorgánica para aplicaciones espaciales, que les permita desarrollar una tecnología para la aplicación espacial de celdas solares de este mineral, y generar patentes y publicaciones conjuntas.

“Uno de los objetivos de estos proyectos binacionales también es cultural, para ellos es muy emotivo venir a la Argentina, al igual que para nosotros viajar a India, además de aprender todas las técnicas que ellos tienen, es algo que nos abre un montón de posibilidades”, concluye Pérez.

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