La perovskita es un mineral que fue descubierto por primera vez en los Montes Urales, en Eurasia, en 1839.
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Algunos argumentan que los avances que se han logrado en el desarrollo de células solares de perovskita nos sitúan a las puertas de la próxima revolución de energía solar. Pero todo depende de su rendimiento en el mundo real.
En un laboratorio a las afueras de Oxford, Reino Unido, se apilan muestras de células solares fotovoltaicas (FV) a la espera de ser sometidas a diversas pruebas.
Un investigador utiliza un microscopio electrónico para escanear y analizar las células en busca de impurezas que podrían afectar su eficiencia. Otro mide la respuesta de las células a los cambios en el espectro de luz.
El laboratorio está dirigido por Oxford PV, una empresa derivada de la Universidad de Oxford, una de varias startups alrededor del mundo que trabaja en el desarrollo de lo que algunos consideran la revolucionaria próxima generación de energía solar: las células solares de perovskita en tándem.
Esta tecnología combina silicio, el material utilizado actualmente en paneles solares fotovoltaicos (FV) de todo el mundo, con materiales de perovskita para aumentar enormemente la eficiencia de los paneles solares al convertir la luz solar en electricidad.
La perovskita es un mineral que fue descubierto por primera vez en los Montes Urales, en Eurasia, en 1839.
Sin embargo, el nombre actual se refiere a diversos materiales sintéticos con estructuras cristalinas que imitan la del mineral. Se puede fabricar a partir de materiales como bromo, cloro, plomo y estaño, todos ellos fácilmente disponibles en la actualidad.
Según los defensores de este "material milagroso", los paneles de perovskita prometen aumentar de forma económica la energía generada por parques solares y tejados, y podrían funcionar mucho mejor que los paneles de silicio en satélites y carros eléctricos.
Sin embargo, a los críticos de esta tecnología les preocupa que la mayor susceptibilidad de la perovskita a la humedad y al calor se traduzca en una degradación más rápida.
También les preocupa que las perovskitas generalmente contienen plomo, una sustancia tóxica que puede tener efectos nocivos para la salud y el medio ambiente.
Muchas de las empresas emergentes e investigadores que trabajan para superar estos obstáculos creen que los paneles tándem ya están listos para ser usados ampliamente.
Sin embargo, a pesar de los registros de eficiencia que se acumulan en los laboratorios, aún no se ha demostrado que logren resultados tangibles en el mundo real.
La energía solar representa actualmente casi el 7% de la generación eléctrica mundial y está en rápido crecimiento: creció un 29% en 2024.
Además, se ha convertido en la segunda nueva fuente de electricidad más barata a nivel mundial, incluso en EE.UU. (solo la energía eólica terrestre es más barata).
Un análisis de 2023 reveló que la trayectoria de la tecnología solar podría haber alcanzado ya un punto de inflexión hacia el dominio de los mercados eléctricos mundiales, incluso sin nuevas políticas climáticas.
Los paneles de silicio convencionales dominan el mercado solar fotovoltaico actual, pero su eficiencia (una medida de la cantidad de luz solar convertida en energía) tiene un límite superior relativamente bajo.
La eficiencia es clave para las energías renovables, ya que expandir el crecimiento a la escala necesaria para la descarbonización global depende de producir el máximo nivel de energía al menor coste posible.
La principal ventaja de las perovskitas sobre el silicio es que pueden convertir una mayor parte del espectro luminoso en energía, gracias a una combinación de factores que incluye la alta movilidad de los electrones dentro de las células.
Las células de perovskita pueden utilizarse de forma independiente en algunas aplicaciones. Son ultrafinas, lo que significa que pueden pulverizarse sobre superficies como ventanas, y varias empresas están actualmente probando esta tecnología.
Sin embargo, el uso de perovskitas en combinación con silicio ofrece las ventajas tanto del silicio como de las perovskitas en cuanto a la absorción de la energía solar.
Las células fabricadas exclusivamente con silicio suelen tener una eficiencia del 21% - 23% y, aunque es posible mejorarla, el máximo teórico ronda el 33%. En las células solares tándem de perovskita, la eficiencia máxima teórica aumenta a más del 47%.
Oxford PV afirma que la capacidad de estos paneles para generar más energía en la misma área reducirá el coste de la electricidad en aproximadamente un 10% en comparación con los paneles de silicio estándar, según su propio análisis interno.
Cuando se empezó a debatir sobre los paneles tándem a finales de la década de 2000, la industria los recibió inicialmente con escepticismo ya que muchos creían que eran demasiado buenos para ser verdad, afirma David Ward, director ejecutivo de Oxford PV.
"Ya se sabía que se podían combinar dos células para absorber más luz solar, pero era muy caro", añade. "Una combinación llamada arseniuro de galio funciona con el mismo principio, pero es significativamente más cara que el silicio".
Los paneles solares tándem de perovskita también tienen sus desventajas. Un estudio reveló que esta tecnología tiene un impacto ambiental hasta 7 % mayor por panel que la energía solar fotovoltaica de silicio normal, debido a los procesos adicionales necesarios para su fabricación.
Sin embargo, también se observó que su mayor producción lo compensa con creces, ya que se necesitan menos paneles para la misma cantidad de energía.
Las perovskitas también son susceptibles a la humedad y las altas temperaturas, y los primeros productos eran mucho menos duraderos y estables que el silicio. La pequeña cantidad de plomo (una sustancia tóxica) en el interior de los paneles también ha generado dudas.
Sin embargo, en comparación con la producción energética de los paneles, la cantidad de plomo utilizada es mínima, mucho menor que la que se obtiene quemando carbón para la misma cantidad de energía, según Joseph Berry, investigador del Laboratorio Nacional de Energías Renovables de EE. UU., que estudia la viabilidad comercial de las perovskitas para la tecnología solar.
Añadió que cualquier problema de toxicidad al desechar los paneles podría evitarse mediante el diseño de procesos adecuados de reciclaje o reutilización.
Oxford PV afirma que sus paneles están diseñados para reciclarse de la misma manera que los paneles de silicio estándar (que también contienen plomo). La industria solar en general está buscando la mejor manera de reciclar los paneles, incluido el plomo.
En el laboratorio de Oxford PV, las operaciones se centran en resolver los problemas técnicos restantes de las células solares en tándem.
Aquí, una cámara ambiental realiza "pruebas de envejecimiento acelerado", donde las células de prueba se exponen a condiciones extremas como altas temperaturas, humedad y ciclos rápidos de calor-frío, simulando años de exposición ambiental en semanas o meses.
"Estas pruebas dan una idea de cómo podrían degradarse las células en condiciones reales sin tener que esperar cinco, diez o quince años", afirma Laura Miranda, directora de sostenibilidad de Oxford PV.
Considerando la sensibilidad de la perovskita a la humedad y al calor, los datos que demuestren su fiabilidad a largo plazo serán vitales para su comercialización.
Sin embargo, es difícil conseguirlos en una tecnología tan joven, afirma Berry. "Los fabricantes de módulos de silicio pueden garantizar una vida útil de 30 años porque cuentan con 30 años de datos de campo", añade. "Pero para las perovskitas, saber que el módulo que fabricamos hoy va a durar 30 años es una cuestión de ciencia de materiales realmente compleja".
El rápido ritmo de desarrollo implica que las pruebas de campo reales no proporcionarán las respuestas, añade. "Los dispositivos que fabricábamos hace 10 años no son relevantes para lo que es fiable hoy en día".
En cualquier caso, aunque las células tándem se degradan más rápido que las de silicio, es la energía adicional que producen lo que importa para su viabilidad, según Scott Graybeal, director ejecutivo de Caelux, una empresa estadounidense derivada del Instituto Tecnológico de California que también desarrolla células tándem de perovskita.
"El verdadero valor aquí es cuánta energía se va a producir durante la vigencia de un contrato de compraventa de energía", afirma. "Eso es lo que a la gente le importa".
Los esfuerzos de Oxford PV parecen estar dando sus frutos. En 2024, estableció un nuevo récord para el módulo solar residencial más eficiente del mundo, alcanzando una eficiencia de conversión del 26,9 %. La empresa cree que su programa de investigación y desarrollo continuará mejorando la eficiencia de sus células en un punto porcentual al año.
Otras empresas que utilizan perovskitas en tándem han acaparado titulares con eficiencias superiores al 30%, pero a menudo se trata de pruebas a escala de laboratorio para células que aún no están disponibles en el mercado.
Según el experto japonés Tsutomu Miyasaka, cuyo equipo fue el primero en utilizar perovskitas para aplicaciones de energía solar en 2009, los récords alcanzados con células fabricadas en laboratorio generalmente representan células "campeonas" con un rendimiento superior al de los paneles más grandes producidos en fábricas, donde la calidad puede ser inconsistente en áreas extensas.
Berry destaca que los datos que una empresa declara en las hojas de especificaciones comerciales a los compradores son más representativos del rendimiento. "Si logran reducir la diferencia entre esto y su récord, eso es significativo", afirma.
Oxford PV afirma que actualmente produce sus células en una fábrica en Alemania y recientemente envió su primer proyecto piloto de alrededor de 100 kW de paneles solares en tándem (suficientes para abastecer a unos 14 hogares estadounidenses promedio) a un parque solar a escala comercial en EE.UU.
Estos modelos solares tienen una eficiencia del 24,5 %, según Oxford PV, y su rendimiento se supervisará de cerca. "Queremos que nuestros paneles se prueben en diferentes partes del mundo para poder generar un conjunto de datos de rendimiento", afirma Ward.
La empresa no es la única que intenta acelerar este proceso. En junio de 2025, Swift Solar, una filial de las universidades estadounidenses Massachusetts Institute of Technology (MIT) y Stanford, anunció un proyecto piloto con la empresa de infraestructura de comunicaciones American Tower Corporation para desplegar sus paneles tándem de perovskita en algunas de sus 42.000 torres de telecomunicaciones.
CubicPV, con sede en Boston, y NREL han alcanzado una eficiencia del 24 % en células tándem. Y Caelux envió recientemente su primer envío comercial de su tecnología de perovskita de vidrio activo.
Las empresas de China, con diferencia el mayor mercado solar del mundo, también están avanzando con rapidez.
En abril de 2025, el gigante solar Trinasolar, con sede en Changzhou, anunció un nuevo récord mundial de eficiencia de conversión del 31,1 % en una célula solar en tándem, y Oxford PV firmó recientemente un acuerdo que le permite licenciar su tecnología en el mercado chino.
Otras empresas han anunciado sus propias altas eficiencias de conversión, como Longi, con sede en Shanghái, que afirma haber alcanzado una eficiencia del 33,9 % con una sola célula.
Los paneles solares en tándem podrían proporcionar capacidad de reserva de emergencia si un conductor se queda sin energía de camino a una estación de carga, afirma Graybeal, cuya empresa Caelux está en conversaciones con algunos de los principales fabricantes de automóviles para probar sus productos.
"No se puede hacer funcionar un vehículo únicamente con energía solar porque es muy pesado, pero proporcionar una carga lenta a la batería para ampliar ligeramente la autonomía es, sin duda, una posibilidad", afirma.
Oxford PV también está en conversaciones con el sector automotriz para usar sus paneles en vehículos eléctricos. "Los coches suelen estar a la intemperie durante gran parte del día, ¿por qué no aprovechar esa energía?", pregunta Ward.
Los paneles de perovskita en tándem también se están considerando para posibles aplicaciones espaciales, como la alimentación de satélites.
Tradicionalmente, la energía solar en el espacio se ha generado mediante paneles solares fabricados con arseniuro de galio, ya que es más eficiente que el silicio y soporta mucho mejor las altas temperaturas y la radiación presentes en el espacio.
Sin embargo, los paneles de perovskita en tándem ofrecen las mismas ventajas a un coste mucho menor, algo importante para la nueva generación de satélites más económicos y de menor vida útil que se lanzan actualmente, afirma Ward.
El desarrollo de productos para el espacio se encuentra en sus primeras etapas, reconoce, y señala que Oxford PV está en conversaciones con varias personas al respecto.
Graybeal admite que, incluso para su uso en parques solares y tejados, las células de perovskita en tándem aún están en sus inicios. Sin embargo, cree que el sector solar está cambiando inexorablemente hacia esta tecnología. "Va a ser una transformación radical", afirma.
Para Berry, la clave ahora es ver cómo funcionan los paneles de perovskita en tándem en el mundo real. Una cosa es creer que se tiene algo duradero, pero otra es demostrarlo en el campo.
"Si bien esperamos que la perovskita sea lo que realmente impulse muchos de los diferentes aspectos del rendimiento en el mundo real, necesitamos comprobarlo", afirma.
(Imagen: Oxford PV)
PURANOTICIA // BBC MUNDO
