China lo ha vuelto a hacer: investigadores crean una ‘piel protectora’ que logra eficiencia récord en las células de perovskita

Toca volver a hablar de China, porque parece que no conocen de límites y otra vez sorprendió en el ámbito energético. En esta ocasión, un equipo de la Universidad de Xi’an Jiaotong ha desarrollado un recubrimiento molecular que eleva la eficiencia de las células solares de perovskita hasta el 26,6 %. El flamante y extenso trabajo chino ha sido publicado en la revista Science.

La primera aclaración es que el método actúa durante la fabricación, no después. Una molécula específica sella la superficie del cristal en el momento más delicado, impide que el material se degrade con el calor y mantiene el 98,6% de su potencia inicial tras más de 1.600 horas en condiciones de estrés extremo.

¿Cómo es la piel protectora de perovskita que batió el récord de eficiencia?

La técnica que protagoniza este descubrimiento, que viene desde Asia, recibe el nombre de molecular press annealing (sellado molecular por presión).

Científicamente hablando, lo que aquí ocurre es que los investigadores recubren una placa de vidrio con la molécula 2-piridiletilamina y la presionan sobre la lámina de perovskita mientras se aplica calor durante la fabricación. La molécula tiene afinidad química con el plomo del cristal y se ancla a su superficie de forma estable.

El resultado es un escudo invisible que, mientras el calor hace su labor de cristalización, mantiene el yoduro en su sitio y refuerza los enlaces internos del material. En lugar de reparar los daños después de que se produzcan, el método los bloquea desde el origen.

Las pruebas confirman una eficiencia del 26,6% (certificada en el 26,5 %) y una conservación del 98,6% de la potencia inicial tras 1.617 horas a 85 °C y 60 % de humedad relativa, siguiendo el protocolo industrial ISOS-L-3.

¿Por qué la perovskita se degrada con el calor y qué es lo que hace tan difícil su industrialización?

La perovskita capta la luz con una eficiencia teórica muy alta, pero su estructura depende de un equilibrio delicado entre plomo, yodo y otros elementos. Cuando se calienta para cristalizarse durante la fabricación, parte del yoduro se escapa de la superficie. Y donde falta ese elemento, lo único que queda es un vacío microscópico.

Esos vacíos actúan como puntos débiles que, con el tiempo y la exposición a la humedad, se expanden y degradan la célula. Dentro del ámbito de la investigación científica, la mayoría de los enfoques anteriores trataban de «parchear» ese daño con capas adicionales o tratamientos químicos posteriores, lo que desde luego añade coste y complejidad al proceso industrial.

El equipo chino cambió esa lógica por completo. Lo que propusieron fue crear un entorno químico que evita la pérdida de yoduro durante el propio calentamiento.

Y lo más sorprendente es que lo hace con una sola molécula aplicada sobre una placa de vidrio que puede limpiarse y reutilizarse repetidamente.

¿Por qué este avance chino es tan importante para la energía solar y cuáles son los pasos que quedan pendientes?

Para que este avance siga por buen camino, hay que tener en cuenta que la durabilidad es el indicador que más pesa en la industria fotovoltaica. Los módulos deben sobrevivir décadas en tejados, fachadas o instalaciones a la intemperie.

Las células tratadas con este método conservan el 97,2% de su potencia inicial tras 5.280 horas de almacenamiento en condiciones ambientales normales, una cifra que pocas tecnologías de perovskita habían alcanzado hasta ahora.

El método encaja además con la fabricación de módulos en tándem, donde una capa de perovskita se superpone a una célula de silicio para aprovechar mejor el espectro solar.

Cabe aclarar que estas configuraciones ya están en líneas piloto en Europa y Asia, y un sellado más resistente era el eslabón que les faltaba para dar el salto a la producción masiva.

El siguiente reto del equipo es escalar el proceso a paneles de mayor tamaño, donde los defectos se amplifican y el control de calidad se complica. La célula con mejor eficiencia del ensayo midió menos de un centímetro cuadrado; mientras que el módulo comercial estándar supera los 1.600.