Un nuevo avance impulsa las células solares de perovskita por encima del 26 % de eficiencia gracias a la química molecular.
- 🌞 Eficiencia del 26,19 % en células solares de perovskita.
- 🧪 Nueva estrategia molecular para mejorar la interfaz del dispositivo.
- ⚡ Menores pérdidas eléctricas y mejor transporte de carga.
- 🔥 Más del 80 % del rendimiento tras 1.000 horas a 75 °C.
- 🤖 Laboratorios robotizados para acelerar el desarrollo de nuevas tecnologías solares.
- 🌍 Paso importante hacia una energía fotovoltaica más eficiente y asequible.
Una pequeña modificación química con un enorme efecto sobre la energía solar
Las células solares de perovskita continúan consolidándose como una de las tecnologías más prometedoras para el futuro de la energía fotovoltaica. Un equipo internacional de investigadores ha conseguido superar un nuevo umbral al alcanzar una eficiencia de conversión del 26,19 %, un resultado que no solo mejora el rendimiento, también aumenta la estabilidad de estos dispositivos cuando trabajan durante largos periodos bajo condiciones exigentes.
El estudio, publicado en el Journal of the American Chemical Society, demuestra que una intervención extremadamente precisa sobre una de las zonas más delicadas de la célula solar puede transformar su comportamiento eléctrico. La clave no ha estado en cambiar el material principal, más bien en perfeccionar la química de la interfaz, el punto donde los diferentes materiales intercambian la energía generada por la luz solar.
El verdadero problema estaba oculto en la superficie
Durante la fabricación de una célula de perovskita suelen permanecer pequeños restos de yoduro de plomo (PbI₂) sobre la superficie. En cantidades moderadas este compuesto puede favorecer la formación del cristal, aunque cuando queda distribuido de forma irregular termina generando defectos eléctricos.
Esos defectos provocan que parte de la electricidad producida desaparezca antes de poder aprovecharse. En términos sencillos, algunos electrones quedan atrapados y la energía acaba disipándose en forma de calor. Son pérdidas invisibles que limitan el rendimiento final de la célula solar.
La colaboración entre investigadores del Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), la Universidad de Purdue, la Universidad Emory y otros grupos especializados buscó precisamente eliminar ese cuello de botella mediante una solución química mucho más selectiva.
Moléculas diseñadas para reorganizar la superficie
La innovación consiste en unas moléculas bidentadas, llamadas así porque disponen de dos puntos de anclaje capaces de unirse simultáneamente al PbI₂ residual.
En lugar de cubrir la superficie de forma indiscriminada, estas moléculas reorganizan químicamente esos restos y los convierten en estructuras mucho más estables y homogéneas, respetando la estructura tridimensional de la perovskita.
Entre todas las variantes analizadas destacó una molécula denominada MeXT, que consiguió crear una superficie eléctricamente mucho más uniforme. Esa homogeneidad facilita que las cargas eléctricas recorran el dispositivo con menos obstáculos y reduce las pérdidas por recombinación, uno de los principales enemigos de la eficiencia fotovoltaica.
Más electricidad aprovechable y una vida útil más larga
El dispositivo más eficiente desarrollado durante la investigación alcanzó un 26,19 % de eficiencia, con una eficiencia estabilizada del 25,65 %, valores que sitúan esta arquitectura entre las más avanzadas de su categoría.
La estabilidad también mostró resultados especialmente llamativos. Después de 1.000 horas de funcionamiento continuo bajo iluminación y una temperatura constante de 75 °C, las células conservaron más del 80 % de su rendimiento inicial.
Aunque todavía queda recorrido antes de su implantación masiva, este tipo de ensayos reproduce condiciones muy exigentes y permite conocer cómo responderán los dispositivos durante años de funcionamiento real.
Ver lo que antes era invisible
Uno de los aspectos más interesantes del trabajo fue el uso de técnicas avanzadas de fotovoltaje superficial transitorio, una herramienta que permite observar el movimiento de las cargas eléctricas con enorme precisión.
Las mediciones demostraron que la mejora no consistía únicamente en ocultar defectos superficiales. Lo realmente importante fue modificar la forma en que los electrones y los huecos —las cargas positivas que participan en la generación eléctrica— circulan por la interfaz.
Gracias a estas técnicas fue posible comprobar que disminuía la acumulación de electrones atrapados mientras aumentaba la extracción eficiente de carga hacia la capa transportadora correspondiente. Dicho de otra manera, una mayor parte de la electricidad conseguía salir de la célula antes de perderse.
Este tipo de herramientas está cambiando la forma de investigar nuevos materiales fotovoltaicos porque permite entender el motivo físico detrás de cada mejora, no únicamente comprobar si funciona.
La automatización entra de lleno en la investigación fotovoltaica
El trabajo también marca el comienzo de una nueva etapa en el desarrollo de materiales solares.
El laboratorio HySPRINT del Helmholtz Zentrum Berlin está incorporando una plataforma completamente robotizada capaz de fabricar, caracterizar y optimizar células solares de forma automática.
La idea es combinar robótica, inteligencia artificial y análisis de datos para que el propio sistema decida cuáles son los experimentos más prometedores tras analizar los resultados anteriores. Según los investigadores, este enfoque podría acelerar aproximadamente diez veces la velocidad con la que se descubren nuevos materiales y configuraciones.
Esta tendencia ya comienza a extenderse por numerosos centros internacionales dedicados al desarrollo de baterías, catalizadores y materiales para hidrógeno verde, donde la experimentación autónoma está reduciendo de forma considerable los tiempos de investigación.
Potencial
El desarrollo de interfaces químicas más precisas abre una vía muy prometedora para fabricar paneles solares más eficientes, duraderos y competitivos. Cada incremento porcentual en la eficiencia permite obtener más energía renovable ocupando menos espacio, algo especialmente valioso en cubiertas urbanas, instalaciones industriales y proyectos donde la superficie disponible resulta limitada.
La incorporación de laboratorios automatizados, junto con herramientas de inteligencia artificial capaces de acelerar el descubrimiento de nuevos materiales, puede reducir de forma significativa el tiempo necesario para trasladar los avances científicos al mercado. Esto facilitaría la llegada de tecnologías solares con mayores prestaciones y costes más bajos.
En un contexto de electrificación creciente y de expansión de las energías renovables, avances como este ayudan a construir un sistema energético con menores emisiones, una utilización más eficiente de los recursos y una capacidad mucho mayor para responder a la demanda mundial de electricidad limpia durante las próximas décadas.
Más información: Yuanhao Tang et al, Selective Bidentate Coordination Reconstructs Residual PbI 2 to Homogenize Interfacial Energetics in Perovskite Solar Cells, Journal of the American Chemical Society (2026). DOI: 10.1021/jacs.6c05316
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