La energía solar rompe su techo: una nueva celda de perovskitas alcanza el 30% y apunta a la producción masiva

La carrera por mejorar la eficiencia de la energía solar acaba de dar un paso bastante serio. Un equipo de investigadores de la EPFL y el CSEM ha logrado desarrollar una célula solar de triple unión que alcanza un 30,02% de eficiencia certificada, superando con margen el anterior récord del 27,1%. Y lo más interesante no es solo la cifra, sino que estamos ante un enfoque que apunta directamente a su uso en el mundo real.

Porque aquí está el problema de siempre: muchos récords en laboratorio se quedan ahí, en el laboratorio. Materiales carísimos, procesos imposibles de escalar o condiciones irreales. En este caso, la propuesta es diferente. Han combinado una base de silicio con dos capas de perovskita en forma de película fina. Traducido: buscan más eficiencia sin disparar los costes ni complicar la fabricación.

Un récord que no se queda en el laboratorio

Este avance tiene algo especial porque no se limita a batir una cifra. La clave está en que pone el foco en algo que muchas veces se pasa por alto: la escalabilidad. Es decir, que lo que se hace en pequeño pueda producirse en masa sin arruinar el proyecto.

Kerem Artuk, primer autor del estudio, lo explica de forma bastante clara: con un diseño inteligente y buenos procesos, es posible acercarse al rendimiento de las celdas solares más avanzadas, esas que se utilizan en el espacio y que están hechas con múltiples capas de semiconductores. El problema de esas soluciones es evidente: pueden alcanzar eficiencias de hasta el 37%, pero cuestan alrededor de 1.000 veces más por vatio que las tecnologías terrestres.

Aquí es donde entra en juego esta nueva arquitectura. Al usar silicio y perovskitas, materiales mucho más accesibles, se abre la puerta a una nueva generación de paneles solares de alta eficiencia que sí podrían llegar al mercado de forma masiva.

Y esto tiene implicaciones directas. A mayor eficiencia, menos paneles hacen falta para generar la misma energía. Eso reduce espacio, costes de instalación y mejora la rentabilidad tanto en tejados domésticos como en grandes plantas solares.

Cómo han solucionado los problemas habituales

Las celdas de triple unión no son nuevas. Sobre el papel son una de las mejores soluciones para maximizar la captación de energía solar. Pero tienen sus complicaciones. En este caso, el equipo se ha centrado en resolver dos de los puntos débiles más conocidos: el bajo voltaje de la capa superior y la escasa corriente en la capa intermedia.

Para el primer problema, han introducido una molécula que mejora la formación de los cristales de perovskita. Esto reduce defectos y permite aumentar el voltaje de la capa superior hasta los 1,4 voltios bajo luz solar. Un salto importante.

En cuanto a la capa intermedia, han desarrollado un método de fabricación en tres pasos que mejora la absorción en el rango del infrarrojo cercano, donde se concentra una buena parte de la energía solar. Es decir, están aprovechando mejor la luz que antes se escapaba.

Además, han añadido nanopartículas entre las capas. Su función es bastante ingeniosa: reflejan la luz de vuelta hacia la capa intermedia, aumentando así la corriente generada. Un pequeño detalle técnico que tiene un impacto notable en el resultado final.

Christophe Ballif, otro de los investigadores, pone en contexto el avance: en 2018, su primera demostración apenas alcanzaba el 13% de eficiencia. Pasar ahora del 30% en un dispositivo de triple unión es, directamente, un salto enorme. Y lo más interesante es que el potencial no se queda ahí, ya que este tipo de tecnología podría superar el 40% en el futuro.

El gran obstáculo sigue siendo el coste. Las tecnologías más eficientes, basadas en semiconductores de tipo III-V, ofrecen un rendimiento elevado, pero son demasiado caras para un uso generalizado. Por eso este nuevo enfoque resulta tan prometedor: mantiene un nivel de eficiencia muy alto, pero con materiales más asequibles y procesos más realistas.

Christian Wolff lo resume bien: este proyecto demuestra lo que se puede conseguir al combinar ciencia básica con ingeniería aplicada. Y, sobre todo, deja claro que materiales de bajo coste como las perovskitas pueden acercarse al rendimiento de tecnologías mucho más avanzadas y caras.

Ahora el siguiente paso está claro: mejorar la durabilidad y llevar la producción a gran escala. Si consiguen resolver esos dos puntos, este récord podría dejar de ser una curiosidad de laboratorio para convertirse en algo que veamos instalado en casas y plantas solares antes de lo que muchos imaginan.

Fuente | Nature