El panel solar casi inmortal existe: mantiene el 97% de su rendimiento tras 2.000 horas en las condiciones más duras
Una nueva generación de células solares desarrollada por investigadores de Hong Kong promete resolver uno de los mayores problemas de esta tecnología; resiste la degradación causada por las sombras durante largos periodos; el avance acerca estos dispositivos a su futura producción comercial.
Las tecnologías solares de película fina llevan años prometiendo paneles más ligeros, flexibles y baratos de fabricar. Sin embargo, todas arrastran un problema que limita su implantación a gran escala: la degradación provocada cuando una parte del panel queda en sombra. Ahora, un grupo de investigadores de The Hong Kong Polytechnic University asegura haber dado un paso decisivo para resolver este inconveniente con una nueva celda tándem de perovskita y material orgánico que mantiene prácticamente intacto su rendimiento incluso después de soportar condiciones extremadamente agresivas.
Según el estudio, publicado en la revista Nature Materials, estos dispositivos son capaces de conservar más del 90% de su eficiencia original tras ser sometidos a una tensión inversa de -40 voltios, un nivel que normalmente provocaría daños permanentes en este tipo de tecnologías. Además, en una prueba de larga duración lograron mantener el 97% de su eficiencia después de 2.000 horas de funcionamiento, lo que equivale a unos 83 días continuados.
El mayor enemigo de los paneles solares podría dejar de ser un problema
Aunque pueda parecer algo menor, la sombra es uno de los principales enemigos de los paneles solares. La presencia de árboles, edificios, nubes, hojas o incluso aves puede hacer que determinadas zonas del panel dejen de recibir luz. Cuando esto ocurre aparece un fenómeno conocido como polarización inversa, que genera un voltaje negativo capaz de reducir la producción eléctrica y, en los casos más graves, deteriorar de forma irreversible las células solares de película fina.
Este tipo de tecnologías, entre las que se encuentran las células de telururo de cadmio, CIGS, perovskita y las orgánicas, destacan por ser ligeras, flexibles y económicas de fabricar. Sin embargo, todas comparten esta debilidad frente a las sombras parciales, un obstáculo que ha dificultado su expansión en aplicaciones reales.
Los investigadores decidieron centrar su trabajo en las células solares orgánicas, cuyo comportamiento frente a este tipo de esfuerzos eléctricos todavía no estaba completamente comprendido, a pesar del enorme aumento de eficiencia conseguido durante los últimos años.
El profesor Li Gang, responsable del Departamento de Ingeniería Eléctrica y Electrónica de PolyU, explica que el equipo ha logrado importantes avances tanto en la estabilidad como en la comprensión del funcionamiento de estas tecnologías bajo condiciones especialmente exigentes. El objetivo era encontrar el origen del problema para eliminarlo desde la raíz.
Tras analizar el comportamiento interno de las células, los investigadores descubrieron que los daños se originan en unos defectos microscópicos denominados estados de trampa profundos, presentes en la capa donde se genera la electricidad. Estos defectos capturan cargas eléctricas, reducen la eficiencia y favorecen que aparezcan daños permanentes cuando la célula trabaja bajo tensión inversa.
La solución consistió en modificar la mezcla de materiales donantes y aceptores utilizada en la fabricación de la célula para reducir la aparición de esos defectos. Gracias a ello, los nuevos dispositivos soportan tensiones superiores a -35 voltios sin sufrir degradación permanente, estableciendo un nuevo nivel de resistencia para este tipo de tecnología.
Más eficiencia, mayor durabilidad y un paso más cerca de su comercialización
El estudio también demuestra que estas células orgánicas mejoradas protegen la capa de perovskita en las células tándem. Lo consiguen evitando un fenómeno conocido como túnel inverso, responsable de que la corriente eléctrica dañe el dispositivo cuando parte del panel permanece en sombra.
Las pruebas realizadas fueron especialmente exigentes. Incluso después de soportar -40 voltios, las células tándem conservaron más del 90% de su eficiencia inicial. En otra prueba mantuvieron ese mismo rendimiento tras permanecer 12 horas funcionando a -20 voltios.
Los resultados más llamativos llegaron con el ensayo de larga duración. Después de 2.000 horas trabajando a -4,5 voltios, las células seguían ofreciendo el 97% de su rendimiento original, una cifra que, según los investigadores, supera claramente las prestaciones alcanzadas por las actuales tecnologías solares de película fina.
Además de mejorar la durabilidad, el nuevo diseño también incrementa la eficiencia energética. El equipo ya había conseguido en 2025 desarrollar una célula tándem con una eficiencia certificada del 25,1%. En esta nueva investigación, esa cifra supera ya el 26%, al tiempo que mejora notablemente la resistencia frente a la polarización inversa.
Para el profesor Li Gang, este avance demuestra que la estabilidad de estas células bajo condiciones reales ha dado un salto muy importante. Las pruebas realizadas en módulos de tamaño escalable acercan esta tecnología a su futura utilización comercial, facilitando el desarrollo de paneles solares más resistentes, duraderos y eficientes para acelerar la implantación de las energías renovables.
Fuente | Nature Materials
