Un equipo de Xiamen University y la Universidad de Xi’an Jiaotong ha dado un paso importante para que las prometedoras células solares de perovskita dejen de ser solo “estrellas de laboratorio”. Su nuevo método, llamado recocido por prensado molecular (MPA), permite alcanzar una eficiencia del 26,6 % y, sobre todo, mantener casi intacto ese rendimiento tras miles de horas de calor y humedad controladas en pruebas aceleradas.
Para entender por qué esto importa, conviene recordar qué papel juegan estas perovskitas. Son materiales fotovoltaicos muy eficientes y baratos de producir, con eficiencias que han pasado en pocos años de valores casi testimoniales a alrededor del 27 % en laboratorio, cifras comparables o superiores a las del silicio tradicional. El problema es que su talón de Aquiles ha sido la estabilidad frente a la humedad, el calor y la luz, además de la gestión del plomo que contienen.
Hasta ahora, el recocido térmico clásico se usaba para “ordenar” los cristales de perovskita y mejorar la eficiencia. Pero tenía un precio. Ese calentamiento favorecía la pérdida de yodo en la superficie y pequeños daños en la red cristalina, creando vacantes de yodo que actúan como puntos débiles donde se pierde carga eléctrica y arranca la degradación.
Ahí entra el recocido por prensado molecular. En vez de dejar la superficie de la perovskita “al aire” durante el recocido, los investigadores imprimen una capa densa de moléculas basadas en piridina sobre la película. Esa capa, hecha con 2‑piridiletilamina, se adhiere mediante calor y presión a la superficie y se coordina de forma estable con los iones de plomo que quedaban mal enlazados. En la práctica, es como colocar una lámina protectora que al mismo tiempo va reparando agujeros microscópicos mientras el material se termina de formar.
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Según los autores, esta combinación de “prensa” y recocido consigue dos cosas a la vez. Por un lado, mejora la cristalinidad de la película y reduce la densidad de defectos, lo que facilita que los electrones se muevan sin tropezar. Por otro, estabiliza la estructura plomo yodo e inhibe la formación y la difusión de nuevas vacantes de yodo. El resultado son películas más ordenadas y menos frágiles frente al paso del tiempo.
Las cifras ayudan a poner el avance en contexto. Las células de perovskita con estructura nip alcanzan una eficiencia de conversión de potencia del 26,6 %, con un valor certificado del 26,5 % para dispositivos de área pequeña. En tamaños algo más cercanos a la realidad industrial, el equipo informa de un 24,9 % para dispositivos de 1 cm² y del 23 % para módulos de 16 cm², que ya son dimensiones más interesantes para pensar en paneles y mini módulos.
La parte quizá más llamativa está en la durabilidad. En pruebas de funcionamiento continuo con seguimiento del punto de máxima potencia a 85 °C y 60 % de humedad relativa, siguiendo el protocolo internacional ISOS L‑3, los dispositivos conservan alrededor del 98,6 % de su eficiencia inicial tras 1617 horas de operación. En almacenamiento en ambiente controlado, con baja humedad, prácticamente mantienen el rendimiento después de más de 5000 horas.
¿Qué significa esto en la práctica para alguien que vive en la Unión Europea y mira su factura de la luz cada mes? Si tecnologías como esta se confirman fuera del laboratorio y se adaptan a la producción en serie, podrían traducirse en paneles más ligeros, potencialmente más baratos y fáciles de integrar en tejados, fachadas o incluso ventanas fotovoltaicas. Perovskitas con alta eficiencia y procesos de fabricación de bajo coste encajan bien con una transición energética que necesita mucha más generación renovable distribuida, desde comunidades energéticas hasta autoconsumo en edificios públicos.
Eso sí, los expertos recuerdan que todavía faltan pasos importantes. La estabilidad demostrada, aunque muy prometedora, procede de pruebas aceleradas en condiciones controladas. Falta comprobar cómo se comportan estos módulos durante años a la intemperie, con ciclos día noche, suciedad, lluvia y variaciones de temperatura más bruscas. También sigue sobre la mesa el reto de gestionar el plomo de forma segura durante la fabricación, el uso y el final de vida de los paneles.
En el fondo, este recocido por prensado molecular no resuelve todos los problemas de las células de perovskita, pero sí apunta a una vía clara para atacar uno de los más serios, la pérdida de estabilidad estructural ligada al tratamiento térmico. Si futuras investigaciones confirman que la técnica se adapta bien a procesos industriales y a superficies grandes, estaremos un poco más cerca de ver estas células en tejados reales y no solo en gráficos de laboratorio.
El estudio original se ha publicado en la revista Science.
