✨︎ Resumen (TL;DR):
- Científicos en Japón y Alemania rompieron la barrera de conversión de energía solar usando un proceso cuántico experimental.
- El ensayo logró un inédito 130% de rendimiento cuántico al generar más portadores de energía que fotones absorbidos.
- Este avance en paralelo con nuevos récords chinos busca comercializar celdas de silicio y perovskita más potentes en el futuro cercano.
Investigadores de la Universidad de Kyushu y la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia lograron un rendimiento cuántico de aproximadamente el 130% en celdas solares. Este avance empírico, publicado el 25 de marzo en el Journal of the American Chemical Society, desafía el techo de energía que la tecnología fotovoltaica puede extraer al generar más portadores de energía que la cantidad original de fotones capturados.
La técnica clave detrás del hallazgo exige manipular las partículas a nivel molecular. La fisión del singlete es un proceso fotofísico que permite que un solo fotón genere dos portadores de energía en lugar de uno. Para lograrlo, el equipo empleó un complejo metálico de molibdeno capaz de hacer un cambio de espín o “spin-flip” y capturar selectivamente la energía multiplicada, superando el clásico cuello de botella conocido como transferencia de energía de resonancia de Förster.
“Tenemos dos estrategias principales para superar este límite”, explicó Yoichi Sasaki, profesor asociado de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Kyushu. “Una es convertir fotones infrarrojos de menor energía en fotones visibles de mayor energía. La otra, la que exploramos aquí, es utilizar la fisión del singlete para generar dos excitones a partir de un solo fotón”.
El proyecto se encuentra en etapa de prueba de concepto, ya que la cifra del 130% corresponde al rendimiento en solución química y no a la conversión eléctrica final de un panel armado. Sin embargo, el mecanismo perfila una vía real para superar el límite de Shockley-Queisser, una restricción teórica que topa la capacidad de las celdas convencionales de silicio alrededor del 33%.
Hito paralelo: Celdas en tándem rozan el 30%
La carrera por la máxima captación fotovoltaica reportó otro quiebre técnico el 27 de marzo, documentado en la revista Joule. Un grupo de la Academia de Ciencias de China (Instituto de Tecnología e Ingeniería de Materiales de Ningbo), bajo la dirección de los profesores Ge Ziyi y Liu Chang, llevó la eficiencia de conversión a un 29.76% en celdas solares en tándem de perovskita pura.
- El equipo integró moduladores basados en carboxilato para controlar la cristalización en las capas apiladas y eliminar defectos.
- La celda experimental mantuvo un desempeño superior al 90% respecto a su capacidad inicial tras 700 horas continuas de uso.
- El laboratorio construyó además una versión física de 1 cm² que alcanzó directamente el 28.87% de rendimiento.
Estos resultados coinciden con una ola global de aceleración técnica que rompe las métricas del hardware solar. Apenas este mes, expertos del EPFL y CSEM en Suiza publicaron en Nature un certificado del 30.02% para celdas de triple unión de silicio y perovskita, destronando el récord previo del 27.1%. Por su parte, la manufacturera JinkoSolar fijó en febrero una marca de 26.66% en celdas TOPCon de nivel industrial. La viabilidad comercial dictará la rapidez con la que estas tecnologías llegarán a las redes eléctricas.
