Publicado el 13 de marzo de 2025 / Actualización de: 13 de marzo de 2025 - Autor: Konrad Wolfenstein
Nuevas células Super Solar (Perovskit) deberían acelerar la estrategia solar de transición energética de Japón-Japan con imagen química Sekisui: xpert. Digital
Tecnología energética del futuro: el avance de Japón con las células de perowskit
Energía solar avanzada: el camino de Japón hacia la transición energética
Japón hace un progreso significativo en la tecnología de energía solar con el desarrollo de células solares de perovskit (PSC) que tienen el potencial de cambiar fundamentalmente el panorama energético del país. Esta tecnología innovadora no solo debe apoyar los ambiciosos objetivos climáticos de Japón, sino también reducir la dependencia de los combustibles fósiles y la energía nuclear. Con propiedades flexibles, ligeras y altamente eficientes, estas células súper solares podrían alcanzar la capacidad de generación de electricidad en 2040, lo que corresponde a 20 reactores nucleares y, por lo tanto, hacer una contribución decisiva a la transición de energía japonesa.
La tecnología revolucionaria de perovskit
Las células solares de perowskit difieren fundamentalmente de las células solares convencionales y prometen una revolución en la forma en que se usa la energía solar. A diferencia de los paneles solares tradicionales a base de silicio, las PSC se caracterizan por su alta adaptabilidad, bajo peso, así como su flexión y flexibilidad en la producción. Estas propiedades las hacen particularmente valiosas para el entorno japonés densamente poblado, donde los paneles solares convencionales a menudo no son prácticos debido al área limitada.
La versatilidad de las células solares de perowskit abre aplicaciones completamente nuevas. Gracias a su diseño semi -transparente y de luz, se puede instalar en las paredes y ventanas de los edificios, en techos de automóviles y en lámparas de calles para que estas áreas puedan usarse para la generación de energía. Esta flexibilidad es particularmente importante en las ciudades con un espacio limitado, donde la maximización de la generación de energía es de crucial importancia sin requisitos de espacio adicionales.
Las células solares de perovskit han hecho un progreso impresionante en términos de eficiencia. Su eficiencia ahora está en el nivel de los paneles tradicionales de cristal de silicio con un 26.1 por ciento, con una mayor tendencia, mientras que la tecnología de silicio parece estar en gran medida agotada. La posibilidad es particularmente prometedora de usar PSC en combinación con paneles de silicio, lo que significa que la eficiencia se puede aumentar actualmente a más del 35 por ciento. Además, la flexibilidad de las PSC permite el desarrollo de sistemas híbridos a partir de sistemas de energía eólica y solar que pueden mejorar aún más la eficiencia de las energías renovables.
Adecuado para:
La ventaja estratégica de Japón a través de la producción de yodo
Un aspecto importante que fortalece la posición de Japón en el desarrollo de células solares de perovskit es su papel como el segundo mayor productor de yodo en el mundo. El yodo es una parte necesaria en la producción de células solares de perovskit. Este puesto de recursos permite a Japón establecer una cadena de suministro independiente y ofrece oportunidades de desarrollo prometedoras para la industria nacional. Al usar este recurso natural, Japón podría crear una gran parte de una cadena de producción, que es en gran medida independiente del extranjero, para producir la gran cantidad de células solares de perovsky requeridas.
El ambicioso plan solar de Japón
El gobierno japonés ha presentado un plan ambicioso para usar la tecnología de perowskit. El país tiene como objetivo instalar una capacidad solar de 20 gigavatios en el año fiscal 2040, que corresponde al rendimiento de alrededor de 20 reactores nucleares. Con esta capacidad, Japón no solo pudo cerrar sus reactores nucleares activos, sino también evitar la construcción de nuevas centrales nucleares para cubrir el requisito de energía futuro si las centrales eléctricas se apagan con combustibles fósiles.
Esta iniciativa es parte de un plan de energía más completo. El 13 de marzo de 2025, el gobierno japonés completó el borrador de una política energética fundamental que tiene como objetivo aumentar la proporción de energías renovables en la combinación de electricidad hasta un 50 por ciento en 2040 para cubrir los crecientes requisitos de electricidad. En octubre de 2021, Japón ya había renovado su plan de energía, siendo las energías renovables los principales ganadores. Por primera vez, el sexto "Plan de Energía Estratégica" llama al objetivo de establecer la energía solar, eólica e hidroeléctrica, así como la biomasa desde 2030 como las fuentes más importantes para la generación de energía en Japón, con una participación planificada del 36 al 38 por ciento en la combinación de energía.
El papel impulsor de Sekisui Chemical
La compañía Sekisui Chemical es un jugador central en la implementación de la estrategia solar de Japón. Con el apoyo del Banco de Desarrollo de Japón (DBJ), Sekisui fundó una nueva compañía a principios de 2025 que se desarrollará, fabricará y venderá células solares de perowskit bajo productos químicos de Sekisui. El costo total del proyecto se estima en más de 310 mil millones de yenes ($ 1.97 mil millones), con la mitad del financiamiento a través de subsidios estatales.
Sekisui está planeando una estrategia de inversión gradual, comenzando con 90 mil millones de yenes para la construcción de una línea de producción de 100 megavatios hasta 2027, seguida de una línea de producción de clase Gigawatt hasta 2030. Para este proyecto, la compañía comprará y usará plantas en la planta aguda en Sakai en Western Japans. El objetivo es lograr una capacidad para la producción de nuevas células, como las células solares perovskit de 1 gigavatios por año, por el año fiscal 2030.
La compañía ya ha definido áreas claras de aplicación para su tecnología: "Queremos utilizar las propiedades ligeras y flexibles del sistema para promover su aplicación, especialmente en el sector público, por ejemplo, en salas de deportes que sirven como centros de evacuación en desastres", dice la compañía. A largo plazo, Sekisui planea expandir los negocios reduciendo los costos a través de la producción en masa y, al mismo tiempo, la demanda aumenta, con un enfoque en techos y paredes exteriores de fábricas y almacenes en el sector privado.
Inversiones y planes de producción
Sekisui Chemical planea construir una capacidad de fabricación de 1 gigavatio por año para las células solares de perovskit para 2030. La compañía invertirá un total de alrededor de $ 2 mil millones, con el gobierno japonés que cubre la mitad de los costos.
El primer paso es construir una línea de producción con una capacidad de 100 megavatios por año desde 2025 hasta 2027. Para este propósito, Sekisui Chemicals invierte 90 mil millones de yenes (aproximadamente $ 570 millones) y utiliza partes de una antigua planta afilada en Osaka.
Apoyo y asociaciones estatales
El gobierno japonés apoya activamente el proyecto:
- El Ministerio de Asuntos Económicos le ha dado a Sekisui Chemical un aviso de financiación como parte del programa para la expansión de las cadenas de suministro para la transformación verde.
- Con el 14%, el Banco Estatal de Desarrollo de Japón (DBJ) está involucrado en la recién fundada empresa Sekisui Solar Film, que construirá la producción.
Tecnología y aplicaciones
Sekisui Chemical se especializa en el proceso de rol a roll para la producción de células solares de perovsky flexibles. Las propiedades actuales de las células son:
- Eficiencia: 15%
- Vida en el estante: 10 años
- Ancho de roles: 30 centímetros
Los objetivos futuros son una eficiencia del 20% y una durabilidad de 20 años. Las células solares ligeras y flexibles se instalan en techos de edificios públicos como gimnasios. Más tarde, se planean aplicaciones en techos y paredes de fábricas y almacenes.
Metas a largo plazo
El gobierno japonés se esfuerza por contribuir a la generación de electricidad en 2040 con una producción de alrededor de 20 gigavatios. Sekisui Chemical planea desempeñar un papel central en el logro de la meta gubernamental de establecer una producción de Gigawatt para 2030.
Avance en las células solares de perovskit: más barato y duradero que nunca
A pesar del enorme potencial, las células solares de perovskit todavía se enfrentan a algunos obstáculos. La vida útil, que es muy limitada en comparación con el silicio, y los altos costos iniciales son dos de los mayores desafíos para las PSC. Sin embargo, la tecnología mejora y los investigadores trabajan en soluciones como la tecnología de pasivación mejorada y las combinaciones de materiales más estables.
Se realizó un progreso notable en 2024 cuando un fabricante chino presentó celdas comerciales de perowskit por primera vez, que debería funcionar durante 12 años sin abandonar, con el fabricante al menos una garantía de diez años. Durante un período de 25 años, la caída en el rendimiento no debe repentinamente, sino linealmente, lo que mejora la previsibilidad.
Un desarrollo positivo también es evidente en los costos. Los pronósticos suponen que los costos en Japón de actualmente 20 yenes (aproximadamente 12 eurocent) disminuirán a 10 yenes (aproximadamente seis eurocent) por vatio en 2040. Esta reducción en los costos aumentará aún más la competitividad de la tecnología y promoverá su amplia aplicación.
En Alemania, el físico Felix Lang descubrió una notable propiedad de los halvas de perowskit: sus poderes de autocuración. Este descubrimiento podría extender significativamente la vida útil de las células solares de perovskit y contribuir a mejorar las células solares y los dispositivos de rayos X, con aplicaciones en la Tierra y en el espacio.
Renacimiento solar de Japón
Japón fue una vez el líder del mercado mundial en la producción de módulos solares, pero la cuota de mercado cayó a menos del uno por ciento debido a la competencia de los fabricantes chinos. Con la tecnología PSC, Japón quiere tomar una posición más fuerte en el mercado global nuevamente. Esto recuerda el tiempo después de la crisis petrolera de 1973, cuando el sector público y privado de Japón trabajó juntos en la investigación y el desarrollo de energías renovables, y la cuota de mercado mundial para los paneles solares fue temporalmente adelantado antes de que las empresas chinas lo revisaron a precios más bajos.
Desde el desastre nuclear en Japón en marzo de 2011, la escena de energía solar del país se ha desarrollado rápidamente. Hoy, la generación de energía solar contribuye con casi el 10 por ciento a la producción total de energía en comparación con una participación de solo 1.9 por ciento en 2014. El plan de energía actual proporciona aumentar esta participación a 36 a 38 por ciento para 2030, por lo que la tecnología PSC debe desempeñar un papel central para superar estas cifras en 2040.
Adecuado para:
Diversificación de energías renovables en Japón
Si bien las células solares de perowskit son un foco de la estrategia energética japonesa, el país también invierte en otras fuentes de energía renovable para diversificar su combinación de energía y aumentar la seguridad energética. Japón se esfuerza por convertirse en una sociedad de hidrógeno y ha estado buscando una estrategia de hidrógeno desde 2017 que también respalda el objetivo de descarbonización para 2050. El gobierno japonés planea invertir en la cadena de valor de hidrógeno de alrededor de 15 billones de yenes (aproximadamente $ 107 mil millones) durante un período de 15 años.
Además, el ministro de Medio Ambiente, Shinjiro Koizumi, ha anunciado que el ministerio tomaría la ventaja para acelerar el desarrollo de la energía geotérmica. El Ministro de Reforma Administrativa Taro Kono ha anunciado el objetivo de duplicar los sistemas geotérmicos de Japón para 2030. Las tarifas de alimentación barata y la promoción de energías renovables deberían conducir a un número creciente de proyectos geotérmicos.
Además, Japón también investiga la energía de fusión como una fuente de energía a largo plazo. El país coopera con la UE y los Estados Unidos para acelerar el desarrollo de la energía de fusión, con inversiones privadas y cooperación que juegan un papel importante. A finales de marzo de 2024, 21 compañías fundaron el Japan Fusion Energy Council-J-Fusion para corto con el objetivo de promover la tecnología y los estándares juntos.
Implicaciones para la transición de energía global
La inversión masiva de Japón en las células solares de perovskit podría tener efectos de largo alcance en el panorama energético global. Si la tecnología se usa con éxito a escala industrial, podría servir como modelo para otros países, especialmente para naciones densamente pobladas con un espacio limitado para los parques solares tradicionales.
El gobierno japonés confía en que sus inversiones tendrán éxito en las células solares de perowskit. Después de proporcionar su propio país, Japón planea exportar esta tecnología innovadora a otros países, lo que podría contribuir a la transición energética global y fortalecer la posición de Japón como líder de la tecnología.
El desarrollo de las células solares perovskit también es parte de una estrategia más amplia de Japón para recuperar su liderazgo tecnológico en varios sectores. Además de las energías renovables, Japón también invierte mucho en otras tecnologías futuras, como los vehículos definidos por software (SDV), con el objetivo de alcanzar una participación del 30 por ciento en el mercado mundial para 2030.
Un desarrollo solar adicional para el futuro enérgico de Japón
La inversión de Japón en las células solares de perowskit marca un paso decisivo en la transformación de su paisaje energético. Los ambiciosos planes para instalar una capacidad para 2040 que corresponde a 20 reactores nucleares muestran la confianza del país en esta tecnología innovadora y su contribución a la transición energética.
Con su flexibilidad, ligereza y eficiencia, la tecnología de perowskit ofrece ventajas únicas, especialmente para un país densamente poblado como Japón. Aunque todavía existen desafíos con respecto a la durabilidad y los costos, el progreso continuo en la investigación y el desarrollo muestra que estos obstáculos pueden superarse. La estrategia de implementación gradual con el objetivo de una producción de Gigawatt para 2030 sentó las bases para los ambiciosos objetivos a largo plazo.
La amplia introducción de las células solares de perovskit no solo podría ayudar a Japón a alcanzar sus objetivos climáticos y reducir la dependencia de los combustibles fósiles y la energía nuclear, sino también a restaurar su posición como un proveedor líder de tecnología solar. El uso estratégico de la producción nacional de yodo y las extensas inversiones estatales subrayan la determinación de Japón de tener éxito en esta tecnología orientada al futuro.
Con este extenso enfoque, que incluye tanto la innovación tecnológica como la estrategia económica, Japón se posiciona como un pionero en la transición energética global y muestra un camino prometedor hacia la generación de energía sostenible del futuro. El éxito de este plan no solo podría ser de gran importancia para Japón, sino para los esfuerzos globales para afectar la energía sostenible.
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