En la última década, la eficiencia de las celdas solares comerciales basadas en silicio ha mejorado significativamente, pasando del aproximadamente 15% en 2015 a casi el 25% en 2025. Ahora, un nuevo avance de un equipo de investigación chino abre un nuevo camino para una mayor mejora en la eficiencia de las celdas solares.
Para romper el límite de eficiencia tradicional, los investigadores han dirigido su atención del diseño puramente basado en silicio hacia un diseño en tándem que superpone una monocapa autoensamblada de perovskita sobre celdas solares de silicio tradicionales. Aunque este diseño tiene un gran potencial, controlar con precisión el grosor y la orientación de los materiales de monocapa autoensamblada (SAM) siempre ha sido un desafío.
Recientemente, un grupo de investigadores chinos publicó un nuevo artículo en la revista Nature, detallando su método innovador para controlar las características de los materiales de monocapa autoensamblada (SAM). Con este método, el equipo logró una eficiencia de conversión de energía del 34,58% en el diseño de celdas solares en tándem de perovskita de silicio, un logro que representa un gran avance.
Esta innovación se basa en una tecnología clave: permitir que las moléculas de perovskita se autoensamblen sobre una capa de óxido transparente. El diseño del módulo de autoensamblado HTL201 desarrollado por el equipo tiene ventajas obvias: sus características de baja absorción parásita permiten que más fotones se utilicen para generar energía, al mismo tiempo que posee una capacidad de extracción rápida. En la práctica, este proceso forma una monocapa monomolecular más densa y uniforme sobre la capa de óxido conductor transparente, mejorando así la interacción entre HTL201 y la película delgada de perovskita.
En pruebas bajo condiciones de iluminación estándar en una muestra de un centímetro cuadrado, la celda solar con el nuevo diseño alcanzó una eficiencia de conversión de potencia de hasta el 34,58%. Los materiales basados en perovskita destacaron en esta investigación, con una fuerte capacidad de absorción de luz solar, especialmente en longitudes de onda de luz azul y verde, superando el rendimiento del silicio, y con costos de producción relativamente bajos.
Sin embargo, esta investigación aún está en etapa de laboratorio. Los investigadores no han explorado métodos para escalar el proceso, y las pruebas no han considerado factores ambientales reales como la humedad y la temperatura, siendo bien conocido que el calor limita la eficiencia de las celdas solares basadas en silicio.
A pesar de esto, con el desarrollo continuo de TSC de perovskita/silicio (celdas solares en tándem) más eficientes y estables, este método innovador aún tiene un gran potencial. Podría reducir los costos de la energía solar y acelerar la aplicación generalizada de alternativas de energías renovables. Los investigadores declararon con confianza en el artículo: "Nuestra investigación proporciona soluciones técnicas clave para el desarrollo de nuevos materiales SAM y una mayor mejora en la eficiencia de tándem de perovskita de silicio". Este logro inyecta sin duda nueva vitalidad en el campo global de la fabricación de energías verdes, impulsando la industria hacia mayor eficiencia y menores costos.
