Investigadores estadounidenses mejoran la eficiencia y estabilidad de células solares de perovskita, alcanzaron eficiencia del 26,1%, manteniendo el 96% de rendimiento después de 1000 horas

La estrategia podría aplicarse a otros materiales de perovskita, ayudando en el desarrollo de células solares más avanzadas y listas para el uso comercial.

• Nueva estrategia: Formación controlada de bases de Lewis «a demanda».
• Mejora la eficiencia: Hasta 26,1 % de conversión energética.
• Alta estabilidad térmica: Retiene 96 % de rendimiento tras 1.000 h a 85 °C.
• Cristalización optimizada: Control total de fase fotoactiva α.
• Aplicación escalable: Funciona también en mini-módulos de mayor tamaño.
• Tecnología replicable: Se puede usar con otras sales con ácidos de Lewis.

Nueva estrategia de formación de base de Lewis «a demanda» mejora la eficiencia y estabilidad de las celdas solares de perovskita

Las celdas solares basadas en perovskitas han ganado terreno como alternativa eficiente y económica frente a las tradicionales de silicio. Su estructura cristalina única permite convertir la luz solar en electricidad con alta eficiencia, pero el control de su cristalización ha sido históricamente un desafío técnico clave.

Investigadores de varias universidades de Estados Unidos, entre ellas la Universidad de Toledo y la Universidad de Northwestern, han desarrollado una solución innovadora para este problema: una estrategia de formación de base de Lewis «a demanda» que permite controlar el proceso de cristalización durante la fabricación de películas de perovskita. Esta técnica estabiliza de manera temporal la fase δ (menos activa) para luego facilitar su transición eficiente a la fase α, altamente fotoactiva y esencial para un rendimiento óptimo.

¿Por qué es importante la fase α?

La fase α de las perovskitas (como FAPbI3) es la que permite una mejor absorción de la luz solar y un transporte más eficaz de los portadores de carga. Sin embargo, esta fase es difícil de estabilizar durante el proceso de fabricación, lo que puede llevar a defectos, baja eficiencia y menor durabilidad de las celdas solares.

Gracias a la nueva estrategia, se introducen sales orgánicas que contienen ácidos de Lewis, las cuales liberan bases de Lewis en el momento exacto en que se necesitan, y se eliminan fácilmente después. Esto permite una cristalización limpia, controlada y de alta calidad, con:

• Distribución uniforme de cationes
• Granos más grandes
• Interfaces internas sin huecos

Resultados destacados

Utilizando esta estrategia, los investigadores fabricaron celdas solares con resultados sobresalientes:

• Eficiencia del 26,1 % en conversión de energía solar.
• Eficiencia estable del 25,33 %, certificada por el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL).
• Estabilidad térmica sobresaliente: conservaron el 96 % de su eficiencia inicial tras 1.000 horas a 85 °C, bajo seguimiento en punto de máxima potencia.
• Mini-módulos con un área útil de 11,52 cm² alcanzaron una eficiencia del 21,47 %, demostrando la viabilidad para aplicaciones reales.

Tecnología flexible y replicable

Aunque en este estudio se usó clorhidrato de semicarbazida como fuente de ácido de Lewis, el enfoque es versátil. Puede aplicarse con otras sales que tengan un constante de disociación ácida bajo, lo que abre la puerta a un rango amplio de composiciones y configuraciones según necesidades industriales.

Potencial de esta tecnología

Este avance representa una herramienta clave hacia la transición energética. Al permitir la producción de celdas solares más eficientes, duraderas y con procesos de fabricación más controlados, la tecnología de perovskita con bases de Lewis «a demanda»:

• Reduce costos de producción, facilitando el acceso a la energía solar en regiones desfavorecidas.
• Mejora la vida útil de los paneles, disminuyendo la frecuencia de reemplazo y residuos electrónicos.
• Hace viable la integración en aplicaciones más amplias, como fachadas solares, techos flexibles y dispositivos móviles.
• Reduce la huella de carbono de la industria fotovoltaica, gracias a su menor consumo energético en producción comparado con el silicio.

En conjunto, este tipo de innovaciones son fundamentales para acelerar una transición ecológica realista, efectiva y global.

Más información: Sheng Fu et al, On-demand formation of Lewis bases for efficient and stable perovskite solar cells, Nature Nanotechnology (2025). DOI: 10.1038/s41565-025-01900-9.