Científicos australianos establecen un nuevo récord de eficiencia en células solares de
Pese a sus ventajas, la eficiencia de un nuevo material para células solares había estado atascada por debajo del 10 % durante años. Investigadores de la UNSW comenzaron a cuestionar esta limitación y descubrieron que la respuesta se hallaba a escala atómica. Durante el proceso de crecimiento de la capa absorbente, los elementos azufre y selenio no se distribuían de manera homogénea en profundidad, lo que generaba una especie de «cuesta energética» que dificultaba el movimiento de las cargas eléctricas.
El doctor Chen Qian, primer autor del trabajo, ilustra este fenómeno al compararlo con «conducir un coche por una pendiente muy pronunciada». En este contexto, los portadores de carga generados por la luz tienen que «subir» dentro del material antes de ser recogidos por los contactos eléctricos. Como resultado, parte de la energía se pierde y parte de la luz capturada se desperdicia como calor.
La solución pasa por añadir una pizca de sulfuro de sodio
La innovación en el estudio consiste en un ajuste químico minucioso. El equipo de investigación ha implementado una pequeña cantidad de sulfuro de sodio en la solución precursora empleada en la deposición hidrotermal, la técnica utilizada para fabricar la película de Sb₂(S,Se)₃. Este aditivo actúa amortiguando el pH y ralentizando la reacción, permitiendo que el selenio se libere de una manera más controlada y asegurando una distribución más uniforme del azufre y el selenio en toda la capa.
Desde una perspectiva externa, la «carretera» interna de las cargas ya no presenta una inclinación pronunciada. El perfil energético se aplana, lo que evita que las cargas se queden atrapadas y mejora el transporte a través del material absorbente. Las mediciones realizadas muestran un aumento en la corriente generada, que pasa de aproximadamente 22 a 25 miliamperios por centímetro cuadrado, así como una mejora en el factor de llenado, un aspecto esencial para incrementar la eficiencia en tecnologías emergentes.
El estudio también se adentra en el problema de los defectos. Utilizando técnicas de espectroscopía de niveles profundos, los investigadores han confirmado que ciertos defectos puntuales, que antes funcionaban como trampas «profundas» para las cargas, disminuyen en alrededor de dos órdenes de magnitud con la adición de sulfuro de sodio. En términos simples, esto significa que el material experimenta una reducción significativa en las pérdidas internas de electricidad generada por la luz.
De la mesa del laboratorio a las ventanas solares
Más allá de alcanzar una eficiencia del 11,02 %, este avance abre nuevas posibilidades. La profesora Xiaojing Hao, líder del equipo de investigación, destaca que la próxima gran ola en la tecnología fotovoltaica serán las células tándem, donde varias capas distintas colaboran para superar los límites de una sola unión. En ese contexto, el calcogenuro de antimonio se perfila como una excelente opción para la capa superior, combinándose con el silicio que ya predomina en muchos tejados del mundo.
Asimismo, dado que este material es ultrafino y semitransparente, presenta un gran potencial para aplicaciones de integración arquitectónica. La universidad destaca su idoneidad para desarrollar ventanas solares que permitan el paso de luz natural al tiempo que generan electricidad, así como para dispositivos como sensores interiores o credenciales inteligentes que utilicen la luz de oficinas y comercios. De hecho, una empresa derivada, llamada Sydney Solar, está trabajando en «pegatinas» solares para vidrio, aprovechando la tecnología de estas capas casi invisibles.
Para aquellos preocupados por las emisiones de CO₂ y la factura de la electricidad, la conclusión es más tangible. Cada mejora en estos materiales acerca un poco más un sistema eléctrico donde la energía solar no solo cubre tejados, sino que también se amplía a fachadas y ventanas, permitiendo que los dispositivos funcionen autónomamente sin una dependencia significativa de baterías desechables o enchufes. No se trata de una revolución inmediata, pero sí constituye una pieza más en el rompecabezas de la transición energética.
El equipo de investigación reconoce que aún queda margen para mejorar y que el próximo objetivo es alcanzar, en los próximos años, alrededor del 12 % de eficiencia a través de tratamientos químicos adicionales que continúen reduciendo los defectos, siempre de manera progresiva y evitando atajos milagrosos.
El estudio científico original ha sido publicado en la revista Nature Energy.
