Esta vez no ha sido China: Suiza bate el récord de eficiencia en las células solares de perovskita y silicona

La energía solar parece el futuro de las renovables, pero los científicos todavía necesitan que sea más eficiente y barata. Para conseguirlo parece que su principal aliado será el uso de perovskita en los paneles.

En ese sentido, investigadores de EPFL y CSEM han desarrollado una célula solar de triple unión que combina dos capas finas de perovskita con una célula inferior de silicio. El resultado alcanza una eficiencia certificada del 30,02%.

La investigación ya se ha publicado en Nature y con Kerem Artuk como primer autor. Hablamos de un récord mundial, ya que supera el anterior registro certificado del 27,1% en este tipo de arquitectura.

Suiza bate el récord mundial de células solares con perovskita y silicio

Por increíble que parezca, el equipo suizo ha conseguido ese 30,02% en una célula de triple unión de perovskita-perovskita-silicio, una arquitectura más compleja que las células tándem habituales.

En lugar de usar una sola capa para absorber la luz solar, el dispositivo apila tres células. Cada una aprovecha una parte distinta del espectro.

Abajo está el silicio y encima se colocan dos células de perovskita en forma de película fina. Esa combinación permite capturar mejor la energía disponible, pero introduce problemas técnicos que hasta ahora frenaban el rendimiento.

El primer obstáculo estaba en la célula superior de perovskita, que perdía voltaje. El segundo aparecía en la célula intermedia, que no generaba suficiente corriente. El récord llega precisamente porque el equipo ha atacado los dos puntos a la vez.

Cómo funciona la célula solar de triple unión creada en Suiza: revoluciona la energía renovable

Lo más importante del invento es la triple unión que han desarrollado. La primera afecta a la capa superior, donde los investigadores añadieron una molécula, la 4-hidroxibencilamina, para controlar mejor la cristalización de la perovskita y reducir defectos internos.

Eso permite que la célula superior alcance voltajes de hasta 1,405 V bajo iluminación solar. En una célula de varias capas, ese detalle importa mucho porque una pérdida en una de ellas puede limitar todo el conjunto.

La segunda mejora está en la célula intermedia, donde desarrollaron un proceso de fabricación en tres pasos para formar una capa de perovskita más gruesa y de bajo ancho de banda, sin romper su estructura interna.

La tercera pieza es óptica, ya que entre la célula inferior de silicio y la capa intermedia incorporaron nanopartículas de óxido de silicio. Su función es devolver parte de la luz hacia la célula central para que absorba más energía y produzca más corriente.

El resultado es una célula pequeña, de 1 centímetro cuadrado, pero con una eficiencia certificada que marca un nuevo listón para esta tecnología.

Por qué el récord suizo con perovskita puede cambiar la energía solar

Las células solares más eficientes suelen usar semiconductores III-V. Es decir, materiales avanzados que se emplean sobre todo en aplicaciones espaciales. Tienen rendimientos muy altos, pero también costes muy elevados.

Pero el uso de perovskita y silicio puede cambiar el panorama de la energía solar para siempre, ya que son materiales más baratos de fabricar y, si logran acercarse a esos niveles de rendimiento, podrían abrir una vía para paneles solares de nueva generación.

Todavía no es una tecnología lista para instalar de forma masiva, pero el salto es importante. Cuando se empezó a trabajar con perovskita la eficiencia sólo era del 13%. Ahora ya se puede llegar al 30%.

De hecho, el propio equipo de investigación suizo se ha fijado como objetivo sacar el invento del laboratorio. Eso se traduce en escalar la fabricación y comprobar la durabilidad antes de pensar en productos comerciales.