El desarrollo representa un hito significativo en la tecnología fotovoltaica de próxima generación. Las células solares tándem perovskita-orgánicas combinan dos capas de materiales con diferentes propiedades ópticas para capturar un espectro más amplio de luz solar, teóricamente superando los límites de eficiencia de las células de silicio convencionales.

El problema fundamental que enfrentaban estas células era la inestabilidad de las perovskitas de banda ancha con alto contenido de bromo, empleadas como material de la celda frontal. Según el estudio publicado en Nature, estos materiales sufrían de dos problemas críticos: inhomogeneidad inicial en la mezcla de haluros durante la cristalización y segregación de haluros inducida por la luz durante la operación, ambos factores que degradaban significativamente el rendimiento.

El equipo, liderado por investigadores cuyos nombres aparecen como Wu, Qin, Zou y colaboradores, introdujo el aditivo TDB en la solución precursora de perovskita para implementar una estrategia de dos etapas. Durante la cristalización, el TDB mejora la homogeneidad inicial de haluros al suprimir la precipitación rápida de la fase rica en bromo y acelerar la mezcla de haluros durante el recocido térmico. Durante la iluminación operativa, el TDB se transforma para formar una nueva especie con mayor adsorción en las superficies de los límites de grano de la perovskita, inhibiendo la formación de defectos relacionados con yoduro, suprimiendo el atrapamiento de portadores asistido por defectos y la migración iónica, mitigando así la segregación de haluros inducida por luz.

La célula de perovskita de banda ancha resultante, con una brecha de energía de 1,88 electronvoltios, logró una eficiencia de conversión de potencia del 20,01%, con un voltaje de circuito abierto de 1,42 voltios y un factor de llenado del 85,13%, demostrando estabilidad mejorada bajo iluminación. Al integrar esta célula de perovskita de banda ancha en una célula tándem perovskita-orgánica monolítica, el equipo alcanzó la eficiencia del 28,80%, con una eficiencia de estado estacionario certificada del 28,04%.

La durabilidad también mostró mejoras sustanciales. La célula tándem perovskita-orgánica retuvo el 90% de su eficiencia inicial después de 625 horas de operación bajo el protocolo ISOS-L-1, que simula condiciones de estrés acelerado en laboratorio. Este resultado es particularmente importante porque la degradación bajo iluminación ha sido históricamente uno de los mayores obstáculos para la comercialización de tecnologías basadas en perovskita.

El logro tiene implicaciones significativas para la industria fotovoltaica. Las células solares tándem representan una vía prometedora para superar el límite teórico de Shockley-Queisser de aproximadamente 33% para células solares de una sola unión. Con eficiencias certificadas cercanas al 28%, estas células se acercan a los niveles de rendimiento de los paneles solares de silicio de alta gama, mientras mantienen el potencial de ser más económicas de fabricar a escala industrial.

El uso de perovskitas en tecnología solar ha generado considerable interés en la última década debido a su bajo costo de fabricación, su capacidad para absorber luz en un amplio rango espectral y su compatibilidad con procesos de deposición en solución. Sin embargo, la estabilidad ha permanecido como el principal desafío para la adopción comercial. Este estudio demuestra que los aditivos fototransformables pueden ser una estrategia efectiva para abordar simultáneamente los problemas de estabilidad durante la fabricación y la operación.

El trabajo fue publicado en Nature en 2026, con identificador digital de objeto (DOI) 10.1038/s41586-026-10869-x. La investigación sugiere que futuras optimizaciones podrían llevar a eficiencias aún mayores, potencialmente acercándose a los límites teóricos para células tándem perovskita-orgánicas, lo que podría transformar el panorama de la energía solar fotovoltaica en las próximas décadas.