Estudio de la factibilidad de fabricación de celdas solares de perovskitas en Argentina mediante análisis de ciclo de vida e indicadores energéticos

Abstract

Las celdas solares de perovskita (PSC por sus siglas en inglés) son objeto de estudio en el campo de las energías renovables gracias a sus elevadas eficiencias de fotoconversión. En este trabajo se presenta el análisis de ciclo de vida (ACV) de la cuna a la puerta de PSC fabricadas en C.A.B.A. para evaluar su impacto adoptando como unidad funcional 1m2 de PSC fabricada considerando la configuración de una celda típica construida en los laboratorios de CNEA mediante spin coating. Se realizó un estudio de indicadores energéticos EPBT y EROI (Energy PayBack Time y Energy Return of Investment) de donde se obtuvo el tiempo de vida requerido para que la fabricación de los dispositivos pueda ser viable energéticamente. Además se estudió cómo varían estos según la localidad donde se implementen los dispositivos y cómo sería la variación de energía en todo el proceso si se aplican técnicas de encapsulado. Las PSC con eficiencias de 15% alcanzaron valores de EPBT de 10 meses en C.A.B.A., y valores de EROI comparables a otras tecnologías fotovoltaicas si se extrapola el tiempo de vida a 5 años como mínimo. Además del ACV se pudo observar que el mayor aporte energético está dado por el tipo de proceso elegido en la fabricación.

Perovskite solar cells (PSC) are a relevant subject of study in the field on renewable energies due to their excepcional photoconversion efficiency. Even though the laboratory reports are very promising, it is necessary to perform a scale-up factibility analysis in order to determine if PSCs can become a useful technology. In this report we performed a life cycle assessment (LCA) from-cradle-to-door of PSCs fabricated in the Buenos Aires city area in order to evaluate the impact of each fabrication process. The functional unit consist of cells of 1m2 prepared at the CNEA laboratories via spin coating. The energy payback time (EPBT) and the energy return of investment (EROI) were analysed in order to examine the energy generation of the PSCs. Additionally, we studied those indicators under different conditions like solar irradiation and incorporating an extra encapsulation step in the PSC fabrication device. EPBT values for PSC with 15% photo conversion efficiency (PCE) result in 10 months for Buenos Aires. Moreover, the EROI values were similar to those reported in literature. From the LCA we could determine that the major energy intake is due to the kind of technology of choice for the device fabrication.