La ciencia de materiales dio un nuevo paso en el sector energético con el anuncio de una eficiencia récord del 30,02% en una celda solar de triple unión que integra perovskita y silicio.
El avance, logrado por equipos de la École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) y el Swiss Center for Electronics and Microtechnology (CSEM), en Suiza, fue validado por el Shanghai Institute of Microsystem and Information Technology (SIMIT) y publicado en la revista Nature, estableciendo un nuevo estándar mundial para este tipo de tecnología.
Esta marca representa no solo un salto técnico, sino también una redefinición de los límites de lo que puede lograrse en el campo de la energía renovable a partir de materiales económicamente viables.
Hasta hace pocos años, el silicio dominaba el mercado fotovoltaico, pero el descubrimiento y desarrollo de la perovskita como material para celdas solares cambió el panorama. La perovskita, un cristal con estructura ABX₃, llamó la atención por su capacidad para superar rápidamente la eficiencia de las células solares tradicionales.
En apenas una década, los dispositivos basados en perovskita pasaron de rendimientos iniciales del 3% a superar el 25% en laboratorio, un ritmo de mejora sin precedentes. Además de su eficiencia, se destaca por su flexibilidad, ligereza y su proceso de fabricación a temperaturas más bajas y costos significativamente menores en comparación con el silicio.
El nuevo dispositivo desarrollado en Suiza se basa en una arquitectura de triple unión, es decir, tres capas apiladas que absorben distintas longitudes de onda de la luz solar para maximizar la generación de electricidad. En este caso, una base de silicio sirve como soporte para dos capas superiores de perovskita de película delgada.
Cada una de estas capas cumple una función específica: la superior captura la luz de mayor energía, la intermedia absorbe el rango del infrarrojo cercano y la inferior, de silicio, aprovecha el resto del espectro. Esta composición permite atacar cuellos de botella técnicos que históricamente frenaron la eficiencia de los paneles solares.
El equipo de investigación enfrentó dos grandes desafíos: el bajo voltaje en la capa superior de perovskita y la limitada generación de corriente en la capa intermedia. Para resolverlos, aplicaron tres innovaciones fundamentales. Primero, introdujeron la molécula 4-hidroxibencilamina en la formación de los cristales de perovskita, lo que suprimió defectos y permitió alcanzar voltajes de 1,4 voltios bajo iluminación solar estándar. Segundo, implementaron un proceso de fabricación de tres pasos para la celda intermedia de perovskita, lo que permitió aumentar su grosor y capturar mejor la luz en el rango del infrarrojo cercano. Finalmente, colocaron nanopartículas de óxido de silicio (SiOx) entre la capa de silicio y la de perovskita intermedia, funcionando como reflectores ópticos que redirigen la luz y aumentan la generación de corriente.
Con estas mejoras, el dispositivo logró una eficiencia certificada del 30,02%, superando el récord anterior de 27,1% alcanzado por un equipo de la National University of Singapore. “Demostramos que, con un diseño y procesamiento inteligentes, podemos alcanzar niveles de rendimiento tradicionalmente reservados para las celdas solares de múltiples uniones III–V más caras utilizadas en el espacio, que están compuestas por múltiples capas de semiconductores”, señaló Kerem Artuk, autor principal de la investigación.
Estas celdas III-V pueden llegar al 37% de eficiencia, pero cuestan hasta 1.000 veces más por vatio que las terrestres de perovskita y silicio, lo que limita su uso fuera del sector aeroespacial.
El progreso del laboratorio suizo fue notable. En 2018, su primer modelo de triple unión apenas alcanzó un 13% de eficiencia. En menos de una década, duplicaron ese rendimiento y superaron la barrera simbólica del 30%.
Christophe Ballif, jefe del PV-Lab de la EPFL, remarcó: “Alcanzar hoy más del 30% de eficiencia en un dispositivo de triple unión es un logro notable. Las celdas solares de triple unión tienen un potencial de eficiencia aún mayor en comparación con las de unión simple y las de tándem, muy por encima del 40%”.
El nuevo récord no solo representa un hito técnico, sino que también eleva el techo teórico de la conversión energética. Las celdas solares de triple unión pueden, en teoría, superar el 50% de eficiencia, un salto considerable respecto al límite del 42% para los dispositivos de doble unión. Esto significa que, en el futuro, paneles solares más pequeños podrían generar la misma cantidad de electricidad que los modelos actuales, o bien paneles del mismo tamaño podrían duplicar la producción eléctrica sin aumentar el costo proporcionalmente.
Los próximos desafíos: estabilidad y durabilidad
La perovskita es la protagonista de este avance. Su estructura permite insertar diferentes cationes y ajustar las propiedades electrónicas para optimizar la absorción de luz y la conversión de energía. Además, es flexible y ligera, lo que abre la puerta a aplicaciones innovadoras, desde paneles integrados en fachadas y ventanas hasta dispositivos portátiles y soluciones para la movilidad.
Sin embargo, enfrenta desafíos significativos, especialmente en lo que respecta a la estabilidad y la durabilidad. Las perovskitas de haluro utilizadas en la mayoría de los paneles actuales tienden a degradarse con rapidez ante la luz, el calor y la humedad, lo que limita la vida útil de los módulos. Además, algunas variantes contienen plomo, un aspecto que obliga a desarrollar sistemas de reciclaje eficientes y seguros, aunque los equipos ya lograron tasas de recuperación del 99,2%.
Christian Wolff, líder del equipo de la EPFL, destacó: “Al demostrar que los materiales de perovskita de bajo costo pueden acercarse al rendimiento de la energía fotovoltaica de grado espacial más avanzada, esta investigación establece un nuevo punto de referencia para la energía fotovoltaica de múltiples uniones”. El siguiente desafío será escalar la producción y someter los materiales a pruebas de durabilidad en condiciones reales, tarea que el equipo llevará adelante junto al CSEM.
El avance suizo llega en un contexto de fuerte competencia internacional. Una de las principales fabricantes de paneles ostenta el récord general de eficiencia para un dispositivo de dos uniones con un 34,85%, cifra certificada en 2025. Sin embargo, la arquitectura de triple unión desarrollada en Suiza proyecta un futuro en el que el límite teórico de eficiencia supere el 50%, lo que podría transformar la industria y acelerar la transición hacia fuentes de energía más limpias y sostenibles.
El impacto potencial de esta innovación es amplio. Una mayor eficiencia en la conversión fotovoltaica se traduce en menores costos por kilovatio generado, una reducción en la huella de carbono asociada a la fabricación y operación de paneles solares, y la posibilidad de integrar la energía solar en entornos urbanos y rurales con mayor flexibilidad.
Además, la versatilidad de la perovskita permite diseñar soluciones adaptadas a mercados tan diversos como la generación distribuida, la fotovoltaica integrada en edificios y el suministro energético para dispositivos y sensores electrónicos, incluyendo diodos emisores de luz (LEDs) y sensores de gas.
El récord de eficiencia del 30,02% no solo representa una marca histórica, sino que simboliza el potencial de la perovskita y el silicio para redefinir la energía solar y acelerar la transición hacia un futuro energético más limpio y seguro. Con el horizonte técnico fijado en el 50% de eficiencia, la carrera por desarrollar paneles solares más potentes y accesibles no muestra señales de desaceleración, y el trabajo del equipo suizo se perfila como un hito en el camino hacia esa meta.
El estudio publicado en Nature: https://www.nature.com/articles/s41586-026-10385-y
