Las células solares de perovskita llevan años siendo una de las tecnologías más prometedoras dentro de la energía renovable. En laboratorio ya compiten con las mejores células de silicio, alcanzando eficiencias superiores al 26% en la conversión de luz solar en electricidad. Sin embargo, un problema crítico ha impedido su adopción comercial: se degradan demasiado rápido.
Ahora, un equipo de investigadores ha encontrado una posible solución inspirada en la biología marina. Según un nuevo estudio, una microscópica capa de taurina, una molécula presente de forma natural en animales como pulpos y calamares, podría proteger estas células solares frente al oxígeno que provoca su deterioro.
El mayor enemigo de las células solares de perovskita
Las células solares de perovskita destacan por su potencial para transformar la industria energética. Son ligeras, flexibles y mucho más baratas de fabricar que las células de silicio, ya que pueden producirse a partir de soluciones líquidas a bajas temperaturas, incluso mediante procesos de impresión. Pero tienen un punto débil: la estabilidad.
Cuando la luz solar incide sobre la capa de perovskita, se generan electrones energéticos. Estos electrones pueden reaccionar con moléculas de oxígeno presentes dentro del propio dispositivo y dar lugar a compuestos extremadamente reactivos que destruyen la estructura cristalina del material.
El problema es que este oxígeno no siempre proviene del exterior. Muchas células se fabrican en ambientes con aire, lo que deja oxígeno atrapado dentro del dispositivo desde el inicio. Además, algunos materiales utilizados en la célula, como el dióxido de estaño, pueden contener defectos que liberan oxígeno bajo la acción de la luz y el calor. Por eso, incluso sellar la célula solar no siempre es suficiente para evitar su degradación.
Una solución inspirada en la biología marina
Para resolver este problema, investigadores del Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology y del Korea Institute of Science and Technology probaron una estrategia innovadora: colocar una capa ultrafina de taurina en una de las partes más vulnerables del dispositivo.
La taurina es un aminoácido con azufre conocido por sus propiedades antioxidantes en los organismos vivos. En el interior de la célula solar actúa como una especie de escudo químico frente al oxígeno.
Los experimentos mostraron que la molécula puede capturar los radicales superóxido que aparecen en la superficie del dióxido de estaño. Gracias a su estructura química especial, la taurina puede neutralizar estas especies reactivas y transformarlas en peróxido de hidrógeno, una sustancia mucho menos destructiva. Además, el proceso químico permite que la propia taurina se regenere, lo que significa que puede seguir actuando repetidamente sin consumirse rápidamente.
Más eficiencia y mayor vida útil
Las pruebas de laboratorio mostraron resultados prometedores. Las células tratadas con taurina mantuvieron capas internas intactas incluso tras exposiciones prolongadas a luz ultravioleta y ozono, mientras que las células convencionales desarrollaron vacíos y daños visibles en su estructura.
En términos de rendimiento, los dispositivos alcanzaron una eficiencia del 24,8%, con mejoras en parámetros clave como el voltaje y el factor de llenado. Además, la capa de taurina redujo defectos microscópicos que dificultan el flujo de electricidad dentro de la célula.
En pruebas de estabilidad, las células protegidas conservaron el 80% de su eficiencia inicial tras 130 horas de funcionamiento en aire, más de cinco veces el tiempo logrado por las células sin tratamiento.
El reto ahora es llevar la tecnología al mundo real
Aunque los resultados son prometedores, el desafío ahora es trasladar esta solución del laboratorio a la producción industrial. Para competir con las tecnologías actuales, los módulos solares de perovskita deberán funcionar durante años en condiciones reales, no solo durante cientos de horas en pruebas.
Aun así, los investigadores creen que esta estrategia basada en capas antioxidantes autorregenerativas podría abrir una nueva vía para mejorar la durabilidad de las células solares de próxima generación. Si se confirma su eficacia a gran escala, este pequeño truco inspirado en organismos marinos podría acercar definitivamente las células solares de perovskita al mercado energético global.