Una mezcla química acerca las celdas solares tándem grandes

Las celdas solares tándem de perovskita y silicio prometen captar mejor la luz que los paneles convencionales, pero uno de sus cuellos de botella sigue siendo cómo fabricarlas a gran escala sin que el material más delicado se arruine en el proceso. Un estudio publicado en Nature propone una salida concreta: una mezcla química que permite evaporar uno de los componentes clave a menor temperatura y, con eso, fabricar dispositivos grandes con alta eficiencia y mejor estabilidad.

La tecnología tándem combina dos capas que aprovechan distintas partes del espectro solar. El silicio, ya dominante en la industria, se encarga de una franja de luz, mientras que la perovskita puede sumar otra y aumentar el rendimiento total. El problema es que llevar esa combinación del laboratorio a módulos más grandes no es sencillo. Muchos resultados muy buenos se consiguen en áreas pequeñas y con métodos difíciles de trasladar a producción industrial.

El trabajo se enfocó en un compuesto llamado yoduro de formamidinio, necesario para formar la capa de perovskita pero sensible al calor. Los investigadores diseñaron un eutéctico basado en formamidinio que reduce en promedio 36 °C la temperatura efectiva de evaporación, por debajo del umbral en que ese material empieza a degradarse. Dicho de forma simple, encontraron una manera de depositar la perovskita por evaporación térmica sin estropearla durante la fabricación.

Ese detalle importa porque la evaporación térmica se considera más compatible con procesos industriales que otras rutas dominantes en investigación, pero hasta ahora no había rendido bien en tándems grandes de perovskita y silicio. Según el paper, la nueva estrategia produjo películas con mejor cristalinidad y una composición más uniforme a escala atómica, dos rasgos que ayudan a que la celda convierta luz en electricidad con menos pérdidas.

Los números que informa el estudio son llamativos sobre todo por su combinación de eficiencia y tamaño. En una celda de 1 centímetro cuadrado, el equipo obtuvo una eficiencia en estado estable de 31,5%. Después llevó el diseño a una oblea comercial media G12 de 200 centímetros cuadrados y alcanzó 30,0%, con una pérdida relativa de solo 3,99% al escalar el área. En este tipo de dispositivos, que el rendimiento caiga tan poco al crecer el tamaño es una señal importante de que el método no depende solo de condiciones ideales de laboratorio.

El trabajo también sumó pruebas de resistencia. Los autores reportan que el dispositivo conservó 95% de su eficiencia inicial tras 2.000 horas de envejecimiento con calor y humedad, a 85 °C y 85% de humedad relativa. Además, describen pérdidas de potencia casi nulas después de dos meses de operación al aire libre. Eso no equivale todavía a la vida útil que debe demostrar un panel comercial durante años, pero sí responde a una de las dudas más persistentes sobre las perovskitas: si pueden sostener su rendimiento fuera de ensayos breves.

Para el público general, la importancia del hallazgo no está solo en batir una marca de eficiencia. También muestra un posible puente entre un material muy prometedor y una forma de fabricación más cercana a la industria. En energía solar, muchas tecnologías se frenan no porque funcionen mal en pequeño, sino porque se vuelven difíciles, caras o inestables al crecer. Este estudio sugiere que, al menos para una de esas trabas, hay una ruta técnica concreta para avanzar.

Como ocurre con otros desarrollos en materiales energéticos, todavía faltan pruebas en condiciones más variadas, tiempos más largos y cadenas de producción reales. El resultado no significa que los techos vayan a llenarse enseguida de esta clase de paneles. Pero sí aporta una señal más precisa sobre qué hace falta para que las perovskitas dejen de ser solo un récord de laboratorio y empiecen a parecerse a una tecnología escalable.