Las celdas solares de perovskita se han convertido en una promesa brillante dentro del mundo de la energía renovable. Su capacidad para transformar la luz solar en energía eléctrica con alta eficiencia y a bajo costo las ha posicionado como una alternativa seria al silicio tradicional. Sin embargo, una sombra se ha proyectado sobre su futuro: la inestabilidad de su rendimiento con el tiempo.
El problema radica en que estas celdas, al estar expuestas a condiciones de calor y luz intensa, comienzan a degradarse rápidamente. Esta debilidad limita su uso a largo plazo y obstaculiza su aplicación comercial. Pero un reciente avance liderado por investigadores de Purdue University y Emory University podría cambiar este panorama.
El papel de los líquidos iónicos en la mejora de las perovskitas
La solución llega en forma de líquidos iónicos, unas sales que se mantienen en estado líquido a bajas temperaturas y que interactúan de forma muy específica con otros materiales. Estos compuestos no son nuevos en el ámbito científico, pero su aplicación en perovskitas ha sido hasta ahora limitada y poco refinada.
Inspirados por trabajos anteriores, los investigadores diseñaron nuevos líquidos iónicos con estructuras moleculares específicas capaces de interactuar fuertemente con los componentes de la perovskita. Este enfoque no se limitó a usar productos comerciales disponibles, sino que buscó crear moléculas a medida, capaces de reducir defectos microscópicos y frenar la degradación del material.
Una fórmula efectiva: el líquido MEM-MIM-CI
Entre los líquidos desarrollados, uno destacó por su rendimiento: MEM-MIM-CI. Este compuesto se une a los iones de plomo presentes en la estructura de la perovskita y rellena vacantes de haluros, que son puntos débiles en la red cristalina del material. Al hacerlo, reduce la formación de defectos y mejora la cohesión de la estructura interna.
Durante la formación de la perovskita, este líquido introduce una fase intermedia que ralentiza la cristalización, permitiendo que los cristales crezcan de forma más ordenada y con menos imperfecciones. Este proceso, comparado con hornear un pan a la temperatura justa para que crezca suave y uniforme, es clave para conseguir una celda solar más resistente.
Superando pruebas extremas de calor y luz
Para comprobar la eficacia del nuevo enfoque, los investigadores sometieron las celdas mejoradas a condiciones extremas: temperaturas de 90°C y exposición continua a luz solar simulada durante 1.500 horas. Estos son parámetros mucho más exigentes que los habitualmente usados en pruebas de laboratorio.
A pesar de este entorno hostil, las celdas conservaron el 90% de su rendimiento inicial. Este resultado marca un hito en la estabilidad de las perovskitas y supera ampliamente los desempeños alcanzados por intentos anteriores. Tal resiliencia sugiere que estas celdas podrían sobrevivir las duras condiciones que implican los techos de edificios o instalaciones solares en climas cálidos.
Versatilidad y potencial industrial
Otro aspecto destacable de esta investigación es la escalabilidad del proceso. Los materiales usados en la síntesis de estos líquidos son de fácil acceso y permiten una fabricación industrial sin complicaciones. Además, el método es compatible con técnicas de producción a gran escala como el «blade coating», lo que facilita su adopción por parte de fabricantes.
Más allá de las celdas tradicionales, el equipo descubrió que estos líquidos también aumentan la eficiencia y la estabilidad de celdas de perovskita sin plomo y de banda ancha, lo que abre la puerta a su uso en tecnologías más limpias y seguras, como las celdas tándem.
El camino hacia la adopción comercial
El trabajo, publicado en la revista Nature Energy, no solo representa un avance técnico, sino también una declaración de intenciones. Los investigadores no planean detenerse aquí: ya están desarrollando nuevas moléculas que podrían mejorar aún más la estabilidad de estas celdas bajo condiciones reales de uso.
En paralelo, buscan comprender en profundidad los mecanismos físico-químicos que gobiernan la interacción entre los líquidos iónicos y las perovskitas, utilizando herramientas avanzadas de espectroscopía e imágenes. Este conocimiento podría permitir el diseño de materiales cada vez más precisos y duraderos.
El equipo también ha manifestado su interés en colaborar con socios industriales, y ha puesto a disposición la patente para licenciamiento. Este tipo de alianzas podría acelerar la transición de estos descubrimientos desde el laboratorio hasta paneles solares instalados en hogares, empresas y espacios públicos.