La energía solar tiene un claro favorito para liderar el futuro: las células solares en tándem. La idea es brillante y sencilla sobre el papel, ya que si combinas el tradicional silicio con una capa superior de la revolucionaria perovskita, creas un "súper panel". La perovskita se traga la luz de alta energía y onda corta, y el silicio remata el trabajo con las ondas más largas.

Así que el resultado es capturar mucho más espectro solar y generar más electricidad que con las placas de toda la vida. El valle de la muerte industrial. El problema es que la industria fotovoltaica llevaba años dándose cabezazos contra un muro.

La perovskita era una maravilla en la "placa de Petri" del laboratorio, pero fabricar esas finísimas capas a gran escala, de forma uniforme y rápida, era una auténtica pesadilla técnica. La tecnología corría el riesgo de quedarse en una eterna promesa, hasta que un puente tendido entre Karlsruhe y Valencia ha demostrado que el problema no era el material, sino el método. El récord de los 10 minutos.

Un equipo de investigadores del Instituto Tecnológico de Karlsruhe (KIT) en Alemania y la Universidad de Valencia, apoyados por instituciones de Francia y Argentina, acaba de publicar un hito histórico en la revista Nature Energy. Han diseñado un proceso de vacío ultrarrápido y sin disolventes que deposita la capa de perovskita a un ritmo nunca visto. Han logrado fabricar células en tándem con una altísima eficiencia del 24,3% y el proceso de conversión dura apenas 10 minutos.

Para entender qué supone esto, hay que mirar las cifras de la fábrica. Como explica el profesor Ulrich Paetzold (del KIT), en la industria no solo importa la eficiencia, sino que el proceso sea robusto y escalable. Este nuevo método alcanza una tasa de deposición de 47 nanómetros por minuto, es decir, es una velocidad diez veces mayor que la de los métodos de evaporación térmica convencionales.

Además, consume muy poco material y permite reutilizar las fuentes, abaratando los costes. La "magia" de la sublimación. La técnica se llama Sublimación de Espacio Cerrado (CSS, por sus siglas en inglés).

Podríamos decir que es como un horno microscópico: los materiales precursores se evaporan y chocan directamente contra la célula de silicio, que está colocada a solo unos milímetros de distancia. Allí reaccionan in situ para formar la estructura de la perovskita de forma casi mágica. Sofía Chozas-Barrientos, investigadora de la Universidad de Valencia, recalca que este sistema permite prescindir de los disolventes y ahorrar muchísimo tiempo.

No obstante, faltaba afinar la receta. Para que el tándem funcione, la perovskita superior debe actuar como un filtro espectral (tener una banda prohibida más ancha), y eso se consigue añadiéndole bromo. El drama era que, al intentar introducir el bromo, este literalmente se esfumaba durante el proceso.

La solución, según el investigador Alexander Diercks, fue crear una fuente orgánica mixta mezclando yoduro de metilamonio y bromuro de metilamonio en una proporción exacta de 3 a 1. Así lograron retener el bromo y clavar una eficiencia de banda ideal de 1,64 eV. Listo para el mundo real.

El punto es que los paneles solares buenos no son lisos; están llenos de texturas (con formas de micropirámides) para atrapar mejor la luz. Y este proceso CSS ha funcionado a la perfección sobre silicio liso, nanoestructurado y microestructurado, sin tener que tocar un solo botón de la configuración de la máquina. Los microscopios confirmaron una cobertura impecable en todas las topografías.

Como bien resume el profesor Henk Bolink, de la Universidad de Valencia, un proceso que solo funciona en superficies lisas de laboratorio no sirve de nada en la industria. El hecho de que esta sublimación logre capas uniformes sobre silicio texturizado es lo que hace que este avance sea real, viable y comercializable. El futuro, en los tejados.

Cerrar la brecha entre el laboratorio y la fábrica es el gran desafío de nuestra era energética. Con este hito hispano-alemán, la producción masiva de tecnología solar en tándem se quita por fin la etiqueta de "inviable". La revolución de la perovskita ya no tiene que esperar décadas; está lista para dar el salto a las fábricas y, muy pronto, a los tejados de todo el mundo.

Imagen | Eurekalert