Texto: Jaime Fernández, Fotografía: Jesús de Miguel - 12 sep 2025 10:31 CET

El investigador Javier Urieta Mora, primer firmante del artículo, el profesor Agustín Molina Ontoria y el catedrático Nazario Martín León coinciden en señalar que este artículo se enmarca en uno de los temas más punteros de la investigación actual: las energías renovables. El catedrático de Química Orgánica señala que, de todas las energías limpias, la fotovoltaica le parece “la más espectacular de todas, porque consiste en utilizar la luz solar para obtener electricidad, lo que se produce dentro de materiales activos, como el silicio, que es el más común, o la perovskita que se ha utilizado en este trabajo”.

Explica Martín León que ese material activo hace que “cuando llega un fotón de la luz solar se transforma en lo que se llama técnicamente un excitón que está formado por un electrón y una carga positiva que es a la que se denomina hueco. Esto se separa a sus electrodos y va a la bombilla, al motor o a donde queramos, es decir, que con materiales tremendamente finos, y simplemente por exposición al sol, conseguimos transformar energía solar en energía electrónica”.

Ahora bien, para conseguir que esto sea útil hay que conseguir que la eficiencia sea la mayor posible, es decir, aumentar el número de fotones que llegan a la célula solar y que se transforman en electrones. Por ejemplo, las placas solares que se ven en los tejados de muchas viviendas, fabricadas fundamentalmente con silicio, tienen en torno al 16%-18% de eficiencia, es decir, que “de cada 100 fotones, entre 16 y 18 pasan a electrones, lo que no está nada mal y es suficiente para abastecer a una casa”. A esa eficiencia hay que sumarle la estabilidad, y las placas solares de silicio tienen una muy alta, de entre 20 y 25 años, lo que “da una alta garantía y lo hace muy interesante para la sociedad, de ahí que cada vez más gente esté utilizando la energía fotovoltaica”.

Perovskita frente a silicio

El silicio, por lo tanto, se presenta, como el material más efectivo y duradero de los que existen para fabricar este tipo de paneles solares, y el catedrático complutense reconoce que “es irremplazable a día de hoy”. El silicio además es un material muy común, ya que se extrae del sílice, de la arena. Su principal problema es el coste energético que supone el proceso, ya que para extraer el silicio de la arena hay que calentarla a temperaturas de 1.000 o más grados centígrados.

Frente a eso los investigadores buscan otros materiales, que de momento no reemplacen al silicio, pero sí que se complementen con él en la energía fotovoltaica, y ahí surgen algunos como las perovskitas, que “químicamente son mucho más versátiles que el silicio y que se puede obtener en laboratorio con dos compuestos que se disuelven, se mezclan y se calientan a 100 grados centígrados”.

Otra de las ventajas de las perovskitas frente al silicio es su grosor, porque “si el del silicio es de aproximadamente 300 micras, es decir 10^-6, la de la perovskita es de 300 nanómetros, es decir mil veces más delgada, lo que lo convierte en un material muy flexible”.

Uno de los problemas que tenía la perovskita en principio es que lleva plomo en su composición, pero ya se ha sustituido por estaño que no tiene la misma toxicidad. Además, al ser una sal, es necesario encapsularla, para que la humedad y el agua no la disuelvan, lo que reducen su posible contaminación.

La publicación

Nazario Martín explica que el trabajo que han realizado con perovskitas en Químicas ha sido admitido por una revista de prestigio porque han estado “cerca del récord mundial de eficiencia y también en el top en términos de estabilidad”.

Los tres investigadores que aparecen en este artículo han montado un laboratorio en el IMDEA Nanociencia donde hacen sus propios dispositivos de perovskita. Javier Urieta Mora explica que es muy positivo que sean “químicos orgánicos, capaces de diseñar moléculas, sintetizarlas, caracterizarlas y ahora además, entre la Complutense e IMDEA capaces de testearlas en un laboratorio de fotovoltaica que hemos creado”. En dicho laboratorio cuentan con un postdoc pakistaní que hizo su tesis en Beijing, donde pasó cuatro años trabajando en perovskitas, junto al primer investigador de Gambia y a otra científica que es también experta en el tema.

Explican los investigadores que a pesar de eso entre el IMDEA y la Complutense conseguían una eficiencia en torno al 21% y querían mejorarla, así que contactaron con “el mejor laboratorio del mundo, que está en Suiza, el de Michael Grätzel, y con laboratorios de Corea del Sur, especializados en optimizar rendimientos”. Entre todos consiguieron llegar a un material, certificado por un laboratorio de Estados Unidos, en un 25,2% de eficiencia.

Ahora bien, y como aclara el catedrático, las células solares que han desarrollado son “del tamaño de la uña de un dedo meñique, lo que no vale realmente para fines prácticos”. En Corea del Sur han conseguido, a partir del sistema creado en la Complutense, desarrollar una célula de 5x5 centímetros, conocida como un mini módulo, con una eficiencia del 22,1%, lo que supone un gran paso para una futurible comercialización.

Los complutenses han conseguido también aumentar la estabilidad de su dispositivo hasta más de un año, “lo que son palabras mayores”, y eso se ha conseguido con un sistema que permite “llevarse las cargas positivas de manera muy eficaz fuera del material, mandándolo al electrodo metálico deseado”. Para ello han cambiado la molécula que se utiliza habitualmente en las células solares de perovskita, la spiro-OMeTAD, por otra que se ha demostrado más eficaz, que no requiere métodos de purificación tan extremos, y que además es mucho más barata, pasando de unos 400 euros el gramo a sólo unos 40 euros.