Texto: Jaime Fernández - 12 sep 2025 10:31 CET

El doctor 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 utiliza la luz solar para obtener electricidad, lo que se produce en el seno de materiales semiconductores, como el silicio, que es el más común, o la perovskita que se ha utilizado en este trabajo”..

Explica Martín León que ese material fotoactivo 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 (hueco). La disociación de las cargas del excitón hace que electrones y huecos lleguen a sus respectivos electrodos del dispositivo fotovoltaico y, así, la electricidad generada va a la bombilla, al motor o a donde queramos. Es decir, que con materiales dispuestos en láminas tremendamente delgadas (200-300 nanómetros), y simplemente por exposición al sol, conseguimos transformar energía solar en energía eléctrica”.

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, lo que se denomina eficiencia cuántica externa. 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 hoy en día”. El silicio, además, es un material muy común ya que se extrae de la sílice (SiO₂), 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 1.700 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. Es así como surgen algunos como las perovskitas, que “químicamente son mucho más versátiles que el silicio y que se puede obtener en laboratorio a partir de compuestos químicamente simples que se disuelven, se mezclan y se calientan a 100 grados centígrados”.

Otra de las ventajas de las perovskitas frente al silicio es el grosor de la lámina fotoactiva en el dispositivo fotovoltaico, porque “si la del silicio es de aproximadamente 300 micras, en la perovskita es de 300 nanómetros, es decir, mil veces más delgada, lo que genera un dispositivo flexible frente a la rigidez del silicio”.

Uno de los problemas que tenía la perovskita en principio es que lleva plomo en su composición, pero ya se ha sustituido por estaño como alternativa menos peligrosa, aunque con eficiencias sensiblemente menores. Además, al ser la perovskita químicamente una sal, es necesario encapsularla, para evitar que la humedad ambiental y el oxígeno la descompongan, deteriorando su eficiencia.

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 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 el laboratorio de fotovoltaica que hemos creado”. En dicho laboratorio cuentan actualmente con un postdoc pakistaní, el doctor Abbas Khan, físico experto en dispositivos basados en perovskitas, junto al primer doctorando de Gambia, Abdou, y Sara, otra científica experta en el tema.

Explican los investigadores que en un estudio previo realizado en IMDEA-Nanociencia y la Complutense, ya habían conseguido una eficiencia en torno al 21% en materiales análogos.  Dadas las características de estos nuevos materiales transportadores de huecos, contactaron con “uno de los mejores laboratorios de fotovoltaica del mundo, que está en el EPFL de Suiza, dirigido por el profesor Michael Grätzel, y con laboratorios de Corea del Sur, especializados en optimizar rendimientos”. Entre todos consiguieron llegar a una eficiencia, certificada por un laboratorio de Estados Unidos, del 25,2%.

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 material sintetizado en Madrid, desarrollar una célula de 5x5 centímetros, 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, manteniendo una altísima eficiencia, “lo que son palabras mayores". Para ello, han sustituido la molécula que se utiliza habitualmente en las células solares de perovskita, 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, reduciendo su coste en un orden de magnitud.