Investigadores de la EPFL (Escuela Politécnica Federal de Lausana) y el CSEM han fabricado una célula solar de triple unión que alcanza un 30,02% de eficiencia certificada, rompiendo el récord anterior del 27,1%. La célula solar de triple unión de perovskita-silicio es un dispositivo fotovoltaico que apila tres capas de materiales semiconductores —dos de perovskita y una de silicio— para capturar un espectro más amplio de la luz solar y convertirlo en electricidad. El estudio ha sido publicado en la revista Nature.
Este tipo de récords se anuncian constantemente en laboratorios de todo el mundo. La diferencia aquí es que este no está pensado para quedarse en un paper: está diseñado para poder fabricarse a escala industrial.
¿Por qué importa el 30%?
Para entender la cifra, un poco de contexto. Los paneles solares de silicio convencionales que puedes ver en cualquier tejado alcanzan entre un 20% y un 24% de eficiencia. Las células de unión triple más eficientes del mundo —las III-V, usadas en satélites espaciales— llegan al 37%, pero cuestan unas 1.000 veces más por vatio que las terrestres. Son como un coche de Fórmula 1: rendimiento extraordinario, precio imposible para el día a día.
Lo que han logrado en la EPFL es acercarse al rendimiento de las células espaciales usando materiales mil veces más baratos. Kerem Artuk, primer autor del estudio, lo explica así: su enfoque demuestra que con un diseño inteligente y un procesamiento cuidadoso, es posible aproximarse al rendimiento de las células más caras del mundo usando perovskita y silicio, materiales mucho más asequibles y escalables.
En la práctica, pasar del 24% al 30% de eficiencia significa que necesitas menos paneles para generar la misma cantidad de energía. Menos paneles implica menos superficie de tejado o de terreno, menos materiales, menos instalación y mejor retorno de la inversión tanto para hogares como para grandes plantas solares.
¿Cómo lo han conseguido?
El equipo atacó dos problemas técnicos conocidos de las células de triple unión: el bajo voltaje de la capa superior y la corriente débil de la capa intermedia.
Para la capa superior, introdujeron una molécula que mejora la formación de los cristales de perovskita, reduciendo los defectos y elevando el voltaje a 1,4 voltios bajo luz solar. La capa intermedia se fabricó con un nuevo método en tres pasos que mejora la absorción en el rango infrarrojo cercano —la parte del espectro solar que transporta una gran proporción de la energía pero que las células convencionales desaprovechan—.
Además, añadieron nanopartículas entre las capas que actúan como espejos microscópicos, reflejando la luz de vuelta hacia la capa intermedia para aumentar la corriente generada. Cada optimización es incremental por separado, pero el efecto combinado ha sido el salto de casi tres puntos porcentuales respecto al récord anterior.
Christophe Ballif, uno de los investigadores principales, puso el avance en perspectiva: su primera demostración de esta tecnología en 2018 alcanzó solo un 13% de eficiencia. Pasar al 30% en menos de ocho años refleja un ritmo de mejora notable. Y según Ballif, el potencial teórico de las células de triple unión supera el 40%, un objetivo que ahora parece menos lejano.
¿Cuándo llegará esto a los tejados?
Aquí toca ser cauto. La célula del récord tiene un área activa de 54 cm², suficiente para demostrar viabilidad pero lejos de un panel comercial. El equipo publicó también resultados con células de 1 y 4 cm², mostrando que el proceso puede escalarse, pero el salto a la fabricación industrial requiere resolver dos desafíos pendientes: la durabilidad a largo plazo (la perovskita es sensible a la humedad y el calor) y la producción en volumen con costes competitivos.
Christian Wolff, otro investigador del proyecto, apuntó que el trabajo demuestra que materiales económicos pueden alcanzar el rendimiento de la fotovoltaica más avanzada. Pero demostrar es distinto de comercializar, y los investigadores reconocen que su próximo foco será precisamente la durabilidad y la producción a gran escala.
Mi lectura: este récord no va a cambiar tu factura de la luz en 2027. Pero establece un nuevo referente que la industria solar perseguirá. Si las perovskitas consiguen resolver el problema de durabilidad —y hay avances constantes en esa dirección—, estamos ante una tecnología que podría hacer que los paneles solares del futuro rindan un 50% más que los actuales por un coste similar. Para un sector que ya es la fuente de energía de más rápido crecimiento en el mundo, es un acelerador significativo.
Preguntas frecuentes sobre las células solares de perovskita-silicio
¿Qué eficiencia han alcanzado? 30,02% certificado, un récord mundial para células solares de triple unión de perovskita-silicio, publicado en Nature.
¿Qué es una célula solar de triple unión? Un dispositivo fotovoltaico que apila tres capas de semiconductores (dos de perovskita y una de silicio) para capturar más longitudes de onda de la luz solar y convertirlas en electricidad con mayor eficiencia que una célula convencional de una sola capa.
¿Cuándo estarán disponibles comercialmente? Todavía no hay fecha. Los investigadores centran sus próximos esfuerzos en durabilidad y fabricación a escala. La tecnología de perovskita aún debe demostrar estabilidad a largo plazo antes de su comercialización.
¿Cuál es la eficiencia de un panel solar convencional? Los paneles de silicio actuales alcanzan entre un 20% y un 24% de eficiencia. Las células espaciales III-V llegan al 37%, pero cuestan unas 1.000 veces más por vatio.