El avance de China que cambia las reglas del juego: un material imposible que acaba con las placas solares

El desarrollo de nuevas tecnologías para mejorar la eficiencia de las energías renovables ha dado un salto impresionante en los últimos años. En este contexto, China ha conseguido un hito histórico en el campo de la energía solar gracias a una innovación basada en un material que durante décadas fue considerado inviable para su uso comercial. Se trata de la perovskita, un compuesto que se ha convertido en una pieza clave para el futuro de la energía fotovoltaica.

Investigadores chinos han desarrollado células solares en tándem de perovskita y CIGS (cobre-indio-galio-seleniuro) que han alcanzado una eficiencia récord del 29,36%. Este avance no sólo marca un nuevo estándar en la conversión de energía solar, sino que también allana el camino hacia paneles solares más eficientes, accesibles y duraderos. Lo que antes se consideraba un material con poca estabilidad y eficiencia limitada, ahora es una de las mayores promesas para la transición energética global.

Perovskita: la clave de la revolución solar

Descubierta en el siglo XIX, la perovskita llamó la atención de los científicos debido a su inusual estructura cristalina. Sin embargo, sus primeros intentos de aplicación en celdas solares fueron un fracaso debido a su escasa estabilidad y rápida degradación cuando se exponía a condiciones ambientales adversas, como la humedad y el calor. Estas limitaciones hicieron que durante muchos años fuera considerada un «material imposible» dentro del campo de la energía fotovoltaica.

Sin embargo, el avance en la ingeniería de materiales permitió mejorar la estabilidad y eficiencia de la perovskita, lo que generó un creciente interés en su potencial para la generación de energía limpia. Actualmente, las células solares en tándem de perovskita y silicio pueden superar el 40% de eficiencia. Este progreso ha convertido a la perovskita en un material clave para la revolución solar, desafiando las expectativas iniciales y ampliando las posibilidades en el sector de energía renovable.

Celdas solares en tándem Perovskita-CIGS

El último avance logrado por investigadores de la Universidad Normal del Noroeste de China se centra en la creación de una nueva célula solar en tándem, combinando una célula superior de perovskita con una inferior de CIGS. Esta estructura permite captar un espectro de luz más amplio y mejorar la eficiencia en la conversión de energía.

La capa de perovskita es semitransparente, lo que permite que parte de la luz atraviese y sea absorbida por la capa de CIGS inferior. Este diseño optimiza el aprovechamiento de los fotones, maximizando la generación de electricidad. La célula superior se encarga de absorber los fotones de alta energía, mientras que la capa inferior capta los de menor energía, permitiendo una conversión más eficiente.

Para perfeccionar este sistema, los investigadores aplicaron un método de tratamiento con disolventes conocido como «solvent-annealing» utilizando dimetil sulfóxido (DMSO) sobre la capa de perovskita. Este proceso, combinado con un tratamiento térmico escalonado a 100°C y luego a 80°C, mejoró la calidad del material, favoreciendo un crecimiento de cristales más grandes y reduciendo la presencia de impurezas.

Como resultado, se obtuvo una capa de perovskita de alta pureza, con una eficiencia del 21,26% en la célula superior y un factor de bifacialidad del 92,2%. Sumada a la eficiencia de la capa de CIGS, la estructura completa alcanzó el 29,36% de eficiencia en conversión de energía, lo que establece un nuevo récord en celdas solares de cuatro terminales (4T).

Este hallazgo representa un gran avance en la energía solar, ya que permite generar más electricidad con menos espacio. La mejora en eficiencia supone la posibilidad de fabricar paneles solares más pequeños, ligeros y económicos, lo que podría facilitar su adopción en viviendas, empresas e infraestructuras públicas.

Además, la aplicación de nuevos tratamientos químicos ha permitido mejorar la resistencia del material, solucionando uno de los principales inconvenientes que frenaban su implementación en la industria. Si los avances continúan a este ritmo, la perovskita podría reemplazar a los paneles solares de silicio convencionales, ofreciendo una alternativa más eficiente y asequible para el mercado fotovoltaico.

Un futuro prometedor

Con una eficiencia del 29,36%, las celdas en tándem de perovskita-CIGS han redefinido los límites de la conversión fotovoltaica. Lo que una vez fue considerado un material «imposible» ahora está revolucionando la generación de energía limpia, posicionándose como una opción viable para impulsar la transición hacia un futuro más sostenible.

El potencial de esta tecnología sigue creciendo, y a medida que se resuelvan los desafíos de estabilidad y producción a gran escala, podría convertirse en la principal fuente de energía solar en el mundo. La investigación y el desarrollo continúan, y con cada avance, la posibilidad de un futuro más verde y autosuficiente está más cerca de convertirse en una realidad.

En definitiva, el desarrollo de celdas solares en tándem de perovskita-CIGS marca un punto de inflexión en la industria fotovoltaica. Gracias a su alta eficiencia y mejoras en estabilidad, esta tecnología podría sustituir a los paneles solares convencionales, haciendo la energía renovable más accesible y sostenible.