China bate un nuevo récord con una celda solar de perovskita y materiales orgánicos que alcanza un 28,04% de eficiencia

China sigue acelerando el desarrollo de las tecnologías que marcarán el futuro de la energía solar. Un equipo de investigadores del Instituto de Química de la Academia China de Ciencias ha logrado un importante avance con una nueva celda solar en tándem de perovskita y materiales orgánicos, capaz de alcanzar una eficiencia certificada del 28,04%, una de las cifras más elevadas registradas hasta la fecha para esta tecnología.

Además del elevado rendimiento, los científicos destacan otro aspecto especialmente importante: la durabilidad. Durante las pruebas, la celda fue capaz de mantener el 90% de su eficiencia inicial tras 625 horas de funcionamiento continuo bajo iluminación, un resultado que acerca este tipo de soluciones a una futura aplicación comercial.

Un nuevo aditivo permite mejorar la estabilidad y acerca esta tecnología al mercado

Las celdas solares convencionales de silicio ofrecen un buen rendimiento, pero presentan limitaciones relacionadas con su peso, rigidez y los costes de fabricación. Las celdas solares en tándem buscan superar estos inconvenientes mediante una estructura formada por varias capas de materiales diferentes que trabajan conjuntamente para aprovechar una mayor parte del espectro solar.

Cada una de estas capas está diseñada para captar una longitud de onda distinta de la luz, lo que permite incrementar notablemente la cantidad de energía generada frente a un panel tradicional. Sin embargo, uno de los principales problemas de las perovskitas de banda prohibida ancha utilizadas en este tipo de celdas es su escasa estabilidad estructural.

El elevado contenido de bromo provoca que, durante el proceso de fabricación, los distintos elementos químicos no se distribuyan de forma completamente uniforme. Posteriormente, cuando la celda entra en funcionamiento y recibe luz solar de manera continuada, puede producirse una separación de estos elementos, deteriorando progresivamente el rendimiento.

Para solucionar este problema, el equipo chino desarrolló un nuevo aditivo fotosensible denominado TDB, que actúa en dos fases diferentes. Durante la fabricación ralentiza la cristalización del bromo, favoreciendo que todos los componentes queden repartidos de manera homogénea. Después, cuando la celda comienza a recibir radiación solar, el aditivo modifica su estructura molecular y se fija en los límites de los cristales de perovskita, bloqueando defectos e impidiendo la migración de los iones responsables de la degradación.

Gracias a este sistema, una celda individual de perovskita alcanzó una eficiencia del 20,01%, además de registrar unos valores eléctricos especialmente elevados. El siguiente paso consistió en combinar esta capa superior con otra celda orgánica inferior para formar una estructura monolítica en tándem.

El resultado fue una eficiencia máxima del 28,80%, mientras que la cifra certificada en funcionamiento estable quedó fijada en el 28,04%, estableciendo un nuevo referente para este tipo de dispositivos.

Más allá de las cifras de laboratorio, una de las grandes ventajas de esta tecnología es su enorme versatilidad. Al tratarse de celdas de película delgada, pueden fabricarse sobre superficies plásticas flexibles mediante procesos a baja temperatura, lo que facilita su integración en aplicaciones donde los paneles convencionales no son viables.

Esto permitiría convertir ventanas de edificios, fachadas, ropa inteligente o incluso equipamiento portátil para actividades al aire libre en superficies capaces de generar electricidad. Su reducido peso también abre la puerta a aplicaciones aeroespaciales, donde cada gramo resulta determinante, como satélites o futuras misiones de exploración espacial.

La carrera por mejorar la energía solar continúa avanzando a gran velocidad. Mientras China establece un nuevo récord con esta celda solar de perovskita y materiales orgánicos, otros centros de investigación también siguen logrando importantes avances. Recientemente, un equipo formado por investigadores del Helmholtz-Zentrum Berlin y de la Universidad Humboldt de Berlín consiguió desarrollar otra celda solar en tándem con una eficiencia del 25,5%, confirmando que esta tecnología será una de las grandes protagonistas de la próxima generación de sistemas fotovoltaicos.

Fuente | Nature