Una superficie más lisa y uniforme reduce las pérdidas internas y acerca esta prometedora tecnología fotovoltaica a dispositivos más potentes y estables.
- ☀️ 30,1 % de eficiencia en una célula formada íntegramente por perovskitas.
- ✅ 29,3 % certificado de forma independiente.
- 🧩 Tres capas fotovoltaicas aprovechando distintas partes de la luz solar.
- 🔬 Superficie más lisa y composición química más uniforme.
- ⚡ Menos pérdidas internas durante la conversión de luz en electricidad.
- ⏱️ Más del 90 % del rendimiento inicial tras 569 horas de funcionamiento continuo.
- 🏭 Tecnología todavía en laboratorio, pendiente de escalar a módulos grandes.
¿Por qué importa?
La fotovoltaica convencional se acerca poco a poco a límites que hacen cada vez más difícil obtener grandes saltos de eficiencia con una única unión. Una alternativa consiste en apilar materiales capaces de aprovechar diferentes zonas del espectro solar.
Un equipo encabezado por investigadores de la Universidad de Nankín, en China, ha conseguido que una célula monolítica formada por tres subcélulas de perovskita alcance un 30,1 % de eficiencia de conversión, con un valor certificado independientemente del 29,3 %.
Lo interesante no está únicamente en superar la barrera psicológica del 30 %. El trabajo ataca uno de los problemas que limitaban este tipo de dispositivos: fabricar una capa superior de perovskita de banda prohibida muy ancha que sea uniforme, lisa y con pocos defectos.
Tres células trabajando sobre la misma superficie
En una célula solar convencional, un único material intenta aprovechar una gama muy amplia de fotones. Parte de esa energía inevitablemente se pierde.
Las células multiunión siguen otro camino. Se superponen varios materiales fotovoltaicos, cada uno especializado en absorber una determinada parte del espectro.
En el dispositivo desarrollado por los investigadores se utilizan tres subcélulas de perovskita con bandas prohibidas de aproximadamente 2,0, 1,6 y 1,22 eV.
La capa superior captura principalmente los fotones de mayor energía. Los que consigue atravesarla llegan a las capas inferiores, preparadas para aprovechar progresivamente otras longitudes de onda.
La idea parece sencilla. Fabricarla bien, no tanto.
El problema estaba en una superficie que se arrugaba
La capa superior necesita una proporción elevada de bromo para alcanzar una banda prohibida próxima a 2,0 eV. Esa composición provoca dificultades durante la cristalización.
El bromo y el yodo no siempre se distribuyen de manera homogénea. Además, determinadas zonas de la superficie pueden solidificarse antes que el material situado debajo.
El resultado puede recordar, a escala microscópica, a una pintura que forma una película rígida mientras las capas inferiores todavía están secándose: aparecen arrugas, tensiones y diferencias de composición.
En una célula fotovoltaica, esas imperfecciones tienen consecuencias eléctricas. Favorecen pérdidas de energía y la recombinación de cargas que podrían haberse convertido en electricidad aprovechable.
Suavizar la perovskita cambia su comportamiento eléctrico
El equipo desarrolló una estrategia basada en dos intervenciones complementarias.
Por una parte, ajustó cuidadosamente los disolventes empleados durante la formación de la película, permitiendo reconstruir y alisar su superficie.
Por otra, introdujo temporalmente pequeñas cantidades de cloruro de oleilamonio. El cloruro ayuda a coordinar la incorporación del bromo y el yodo durante la cristalización y favorece una distribución más homogénea.
No se trata únicamente de conseguir una superficie visualmente más perfecta. Las mediciones mostraron una distribución más uniforme de los haluros, menor recombinación no radiativa y mejor movilidad de los portadores de carga.
La subcélula superior de 2,0 eV alcanzó 1,46 V de tensión de circuito abierto.
Al combinarla con las otras dos subcélulas apareció el dato realmente relevante: 30,1 % de eficiencia de conversión.
Un 30,1 % que conviene explicar bien
Existe una diferencia importante entre el mejor resultado obtenido en un laboratorio y un récord certificado.
El dispositivo campeón alcanzó el 30,1 %, mientras que la eficiencia certificada independientemente fue del 29,3 %.
Aun así, superar el 30 % en la medición del equipo tiene importancia científica. Los autores describen el resultado como la primera célula monolítica de triple unión y dos terminales formada exclusivamente por perovskitas que rebasa ese umbral.
Además, sus simulaciones indican que continuar reduciendo las pérdidas podría abrir una ruta hacia dispositivos por encima del 35 %. Es una proyección tecnológica, no una eficiencia conseguida experimentalmente.
La estabilidad sigue siendo parte de la ecuación
Una célula extraordinariamente eficiente pierde buena parte de su interés si se degrada rápidamente. Y las perovskitas arrastran precisamente ese problema desde hace años.
Los investigadores sometieron sus dispositivos a funcionamiento continuo en el punto de máxima potencia bajo iluminación simulada. Después de 569 horas, conservaron más del 90 % de su eficiencia inicial.
Es un resultado prometedor, aunque todavía muy alejado de demostrar la vida útil exigible a un módulo fotovoltaico comercial instalado durante décadas en un tejado.
Faltan ensayos prolongados frente a humedad, temperaturas cambiantes, radiación ultravioleta, ciclos térmicos y otras condiciones ambientales reales.
Del pequeño dispositivo al panel solar hay un salto considerable
Aquí aparece probablemente la principal incógnita.
El experimento demuestra que la estrategia funciona en células fabricadas en laboratorio. La industria necesitaría reproducir esas capas extremadamente homogéneas sobre superficies mucho mayores y hacerlo miles o millones de veces manteniendo un rendimiento similar.
Al aumentar el tamaño aparecen defectos, variaciones de espesor y dificultades para controlar uniformemente la cristalización.
Los propios investigadores sitúan entre sus próximos objetivos la fabricación de dispositivos de mayor superficie mediante procesos escalables, además de reducir las pérdidas eléctricas y mejorar el equilibrio de corriente entre las tres subcélulas.
También contemplan módulos ligeros y flexibles con una elevada potencia por unidad de masa.
Incluso podría tener interés fuera de la Tierra
La combinación de poco peso y elevada eficiencia hace que las células multiunión de perovskita resulten especialmente interesantes para aplicaciones donde cada kilogramo cuenta.
El espacio es un ejemplo evidente.
Sin embargo, esa posibilidad necesita pruebas específicas. El equipo pretende estudiar cómo responden estos dispositivos frente a radiación, exposición ultravioleta, vacío y ciclos térmicos antes de valorar seriamente su aplicación espacial.
De nuevo, queda bastante trabajo.
Ficha técnica del avance
Cómo funciona
La célula utiliza tres subcélulas de perovskita conectadas monolíticamente y ajustadas a diferentes bandas de energía. Cada una absorbe una parte diferente del espectro solar. La principal innovación consiste en controlar la cristalización de la capa superior de banda prohibida ultraancha mediante reconstrucción superficial y homogeneización de los haluros, reduciendo defectos y pérdidas eléctricas.
En cifras
- 30,1 %: máxima eficiencia medida por los investigadores.
- 29,3 %: eficiencia certificada independientemente.
- 2,0 / 1,6 / 1,22 eV: bandas prohibidas aproximadas de las tres subcélulas.
- 1,46 V: tensión de circuito abierto alcanzada por la subcélula de 2,0 eV.
- 569 horas: duración del ensayo continuo de seguimiento del punto de máxima potencia comunicado.
- >90 %: rendimiento inicial conservado después de ese ensayo.
Qué tiene de diferente
A diferencia de una célula fotovoltaica de una sola unión, utiliza tres absorbedores especializados en diferentes regiones del espectro. Frente a otras arquitecturas tándem que combinan perovskita y silicio, en este dispositivo las tres subcélulas son de perovskita.
La aportación concreta del trabajo está en resolver parcialmente los problemas de cristalización de la perovskita superior rica en bromo, una pieza especialmente difícil de fabricar con suficiente calidad.
Más información: Yuhong Zhang et al, Control de cristalización de perovskitas con banda prohibida de 2,0 eV para células solares de triple unión totalmente de perovskita, Nature Energy (2026).
DOI: 10.1038/s41560-026-02135-1
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