Investigadores del Helmholtz-Zentrum Berlin y de la Universidad Humboldt de Berlín superan la marca anterior del 24,6% en esta combinación de materiales con un dispositivo de 1,081 cm² que ya figura en las tablas internacionales de referencia. Las pruebas internas apuntan a un techo potencial del 27,5%.
Por qué este récord es distinto a otros
En fotovoltaica, batir un récord de eficiencia en laboratorio es relativamente frecuente. Lo que distingue este resultado es el criterio de validación: la célula figura en las Solar Cell Efficiency Tables de la revista Joule, que solo admite dispositivos con superficie superior a 1 cm². Eso elimina los resultados obtenidos en muestras diminutas que difícilmente escalan a producción industrial y da más credibilidad al dato.
La célula desarrollada por el equipo del HZB y del Center for the Science of Materials Berlin (CSMB) alcanza 1,081 cm² y convierte el 25,5% de la radiación solar en electricidad, frente al 24,6% del anterior récord para esta misma tecnología y tamaño. En términos absolutos parece un salto modesto, pero cada décima de punto implica reducir pérdidas energéticas, mejorar materiales y perfeccionar procesos de fabricación de alta precisión.
La arquitectura que hace posible el salto
Las células en tándem combinan dos materiales con propiedades de absorción complementarias. En este diseño, la capa superior de perovskita capta las longitudes de onda más energéticas del espectro solar y deja pasar las restantes hacia la capa inferior de CIGS —selenio de cobre, indio y galio—, que las convierte en electricidad. El resultado es un aprovechamiento más amplio del espectro que el de las células convencionales de silicio.
El avance no responde a un único cambio sino a la acumulación de mejoras técnicas muy precisas. El equipo empleó células CIGS con distintos anchos de banda prohibida (1,05 y 1,1 eV) y probó diferentes espesores de óxido de zinc dopado con aluminio. Dedicó especial atención a las interfaces entre materiales, donde se producen las principales pérdidas por recombinación de cargas. Para reducirlas, evaluó combinaciones de óxido de níquel y monocapas autoensambladas como material de transporte de huecos, y perfeccionó el contacto de electrones mediante la deposición controlada de Buckminsterfullereno (C60) sobre una capa de fluoruro de litio de un nanómetro de espesor. En dispositivos de esta escala, variaciones de unas pocas moléculas tienen impacto medible en el rendimiento final.
Del laboratorio al primer módulo
El proyecto europeo SOLMATES, en cuyo marco se desarrolló el récord, ya trabaja en trasladar estos resultados a dispositivos de mayor tamaño. Un equipo de la Universidad de Ciencias Aplicadas de Berlín (HTW) y del HZB fabricó un mini módulo con arquitectura similar que alcanzó el 19,7% de eficiencia sobre 2,25 cm². La caída respecto a la célula individual es esperable: al aumentar la superficie aparecen nuevas pérdidas eléctricas y mayores dificultades de fabricación.
Según el investigador Guillermo Farías Basulto, los modelos físicos de la arquitectura desarrollada indican que el 25,5% es un paso intermedio. Las pruebas internas con configuraciones similares han alcanzado el 27,5%, lo que apunta a un margen de mejora significativo antes de llegar a los límites físicos de esta combinación de materiales.
Estabilidad, el reto que decide si la perovskita escala
La perovskita lleva una década pasando de material experimental a apuesta industrial, con ventajas claras: procesos de fabricación potencialmente más económicos que el silicio, menor peso y compatibilidad con superficies flexibles. El obstáculo persistente es la estabilidad. Es sensible a la humedad, el oxígeno, la radiación ultravioleta y las altas temperaturas, lo que limita su vida útil en condiciones reales.
Buena parte de la investigación actual, incluida la de este equipo, se centra en mejorar los encapsulados y las interfaces internas para ampliar esa durabilidad. Ya existen líneas piloto industriales que demuestran que la tecnología empieza a salir del laboratorio, pero consolidar su fiabilidad durante años de funcionamiento es la condición previa para competir con los paneles de silicio convencionales en instalaciones a gran escala.
Si las células tándem perovskita-CIGS consiguen fabricarse a escala industrial con costes competitivos y vida útil demostrada, podrían aumentar la generación eléctrica renovable sin ampliar la superficie ocupada, una ventaja relevante en entornos urbanos o industriales donde el espacio disponible limita la capacidad instalada.
