La Universidad Politécnica de Hong Kong crea células solares de perovskita-orgánicas que soportan hasta -40 V sin perder más del 10% de su eficiencia.
- ☀️ Células solares resistentes al sombreado.
- 🌳 97% de eficiencia tras 2.000 horas de funcionamiento.
- ⚡ Resistencia a tensiones inversas de hasta -40 V.
- 🔬 Nueva arquitectura perovskita-orgánica en tándem.
- 🏗️ Impulso a los paneles solares de película delgada.
- 🌍 Mayor fiabilidad en entornos reales con sombras parciales.
Unas células solares de perovskita superan el mayor problema del sombreado y mantienen el 97% de su eficiencia
Las sombras forman parte de la realidad de cualquier instalación fotovoltaica. Un árbol que crece con los años, una chimenea, el paso de una nube o incluso un ave pueden cubrir temporalmente una parte del panel. En los módulos convencionales esto ya supone una pérdida de producción, aunque en las tecnologías solares de película delgada el problema puede ir mucho más allá: la zona sombreada puede entrar en un estado de tensión inversa, deteriorando progresivamente el dispositivo.
Ahora, un equipo de investigadores de The Hong Kong Polytechnic University (PolyU) ha presentado una nueva generación de células solares tándem de perovskita-orgánica (POTSC) capaces de soportar estas condiciones extremas sin degradarse de forma significativa. El trabajo, publicado en Nature Materials, supone uno de los avances más relevantes de los últimos años para acercar esta tecnología al mercado.
Cuando una sombra puede convertirse en un problema serio
Las tecnologías fotovoltaicas de película delgada llevan años despertando un enorme interés porque ofrecen ventajas difíciles de igualar por los paneles tradicionales de silicio. Son más ligeras, pueden fabricarse sobre sustratos flexibles, requieren menos material y, potencialmente, permiten procesos industriales de menor coste energético.
Sin embargo, existe un obstáculo que ha limitado su despliegue comercial: su elevada sensibilidad al funcionamiento bajo tensión inversa.
Cuando una parte del módulo deja de recibir luz mientras el resto continúa produciendo electricidad, la corriente puede circular en sentido contrario a través de la célula sombreada. Ese fenómeno genera calor localizado y acelera procesos de degradación que reducen la eficiencia e incluso pueden provocar daños permanentes.
Es un problema poco visible para el usuario, aunque muy conocido por los ingenieros que diseñan instalaciones fotovoltaicas.
El origen del fallo estaba oculto dentro del material
El equipo de investigación consiguió identificar con precisión uno de los principales responsables de esa degradación: los llamados estados profundos de atrapamiento (deep trap states).
Estos defectos microscópicos actúan como pequeñas trampas donde quedan retenidas las cargas eléctricas que deberían producir electricidad. A medida que aumenta la tensión inversa, esos defectos favorecen la aparición de puntos calientes y aceleran el deterioro de la célula.
Para solucionarlo, los investigadores modificaron cuidadosamente la región donde interactúan los materiales donador y aceptor de la célula orgánica, reduciendo la formación de agrupaciones aisladas responsables de esos defectos.
El resultado fue una célula capaz de soportar una tensión irreversible superior a -35 V, un valor extraordinariamente elevado para esta familia de tecnologías.
Una protección extra para la capa de perovskita
La investigación no se limitó a mejorar la célula orgánica. También consiguió proteger la delicada capa de perovskita, uno de los materiales más prometedores de la energía solar actual gracias a su enorme capacidad para convertir la luz en electricidad.
En las nuevas células tándem, la arquitectura desarrollada limita el llamado túnel inverso, un mecanismo que favorece el flujo de corriente en sentido contrario cuando aparece una sombra.
Gracias a esa protección, incluso tras soportar una tensión extrema de -40 V, los dispositivos conservaron más del 90% de su eficiencia inicial, una cifra que supera ampliamente el comportamiento documentado hasta ahora en tecnologías fotovoltaicas de película delgada.
Una resistencia demostrada durante meses
La durabilidad fue otro de los aspectos más destacados del estudio.
Las células permanecieron funcionando durante 12 horas bajo una tensión constante de -20 V, manteniendo alrededor del 90% de su rendimiento inicial.
Más llamativo aún fue el ensayo de larga duración. Tras 2.000 horas de funcionamiento continuo a -4,5 V, los dispositivos conservaron el 97% de su eficiencia, un resultado que establece un nuevo referente para este tipo de células solares.
En la práctica, significa que pueden soportar durante mucho más tiempo las situaciones reales que aparecen sobre un tejado o una fachada sin que el rendimiento caiga rápidamente.
Más eficiencia y un camino más claro hacia la comercialización
Además de mejorar la resistencia al sombreado, las nuevas células alcanzaron una eficiencia de conversión superior al 26%, manteniendo el excelente rendimiento obtenido anteriormente por este grupo de investigación.
La combinación de alta eficiencia, gran estabilidad y resistencia frente a tensiones inversas elimina una de las principales barreras para fabricar módulos comerciales de gran tamaño.
Los investigadores ya han demostrado el comportamiento de esta tecnología en minimódulos escalables, un paso imprescindible antes de abordar procesos industriales de fabricación.
Aunque todavía será necesario validar su comportamiento durante años en condiciones exteriores reales, los resultados indican que la tecnología avanza hacia un nivel de madurez mucho mayor que hace apenas unos años.
Qué significa este avance para la energía solar
El desarrollo de células capaces de tolerar sombras tiene una importancia que va mucho más allá del laboratorio.
En edificios, vehículos eléctricos, invernaderos, cubiertas industriales o instalaciones integradas en fachadas, las sombras parciales son prácticamente inevitables. Cuanto mejor soporte un panel esas condiciones, mayor será la producción anual de electricidad y menores los costes asociados al mantenimiento y sustitución de módulos dañados.
Además, las células de película delgada ofrecen posibilidades donde los paneles convencionales presentan limitaciones. Pueden instalarse sobre superficies curvas, cubiertas ligeras o elementos arquitectónicos donde el peso resulta determinante.
La industria también observa con interés esta evolución porque las arquitecturas basadas en perovskita aspiran a superar las limitaciones físicas del silicio tradicional. Diversos laboratorios de todo el mundo trabajan ya en líneas de producción piloto para integrar estas tecnologías en futuras generaciones de módulos comerciales, aunque todavía deben resolverse aspectos relacionados con la fabricación a gran escala, la estabilidad durante décadas y la reducción del uso de determinados materiales.
Potencial
Las células solares tándem de perovskita-orgánica representan una de las líneas de investigación más prometedoras para la próxima generación de energía fotovoltaica.
Una mayor resistencia frente a las sombras permitiría aprovechar cubiertas urbanas más complejas, integrar paneles en edificios con mayor libertad arquitectónica y aumentar la producción eléctrica en instalaciones donde hoy existen pérdidas inevitables.
Combinadas con sistemas de almacenamiento, redes eléctricas inteligentes y técnicas de fabricación cada vez más eficientes, estas tecnologías pueden acelerar la transición hacia un modelo energético con una mayor presencia de electricidad renovable, reduciendo emisiones y mejorando la resiliencia del sistema eléctrico sin depender exclusivamente de grandes plantas solares en espacios abiertos.
Vía The Hong Kong Polytechnic University
Más información: Jiaming Huang et al, Perovskite–organic tandem solar cells with superior reverse-bias stability, Nature Materials (2026). DOI: 10.1038/s41563-026-02541-6
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