Avance extraordinario en durabilidad y conversión de energía solar con perovskitas

16.09.2025

Paneles solares y repetidor al fondo. Imagen: Fernando Tomás (CC 2.0.).

Investigadores en IMDEA Nanociencia han desarrollado una célula solar de perovskita con una eficiencia certificada del 25,2%, muy próxima al récord mundial de 26.7%.
Además, lograron fabricar un panel solar de 5 cm de lado con este material que conserva una alta eficiencia (22.1%) y muestra una extraordinaria estabilidad

Madrid, 16 de septiembre, 2025. Las células solares de perovskita son una de las tecnologías más prometedoras para generar energía limpia y barata, ya que permiten alcanzar eficiencias similares a las del silicio pero con un coste menor. Sin embargo, su aplicación comercial aún está limitada por problemas de estabilidad a largo plazo. Ahora, una investigación internacional liderada desde IMDEA Nanociencia ha logrado un resultado extraordinario, próximo al récord mundial, en la eficiencia de células solares de perovskita. Los investigadores han desarrollado nuevos materiales que mejoran notablemente tanto la eficiencia como la durabilidad de estas células solares, acercándolas un paso más a su llegada al mercado.

El avance se centra en el diseño de moléculas para el transporte de huecos —un componente esencial de las células solares— a partir de una familia de compuestos llamados spiro-fenotiazinas. En particular, la variante denominada PTZ-Fl ha mostrado un rendimiento extraordinario: las células solares que lo incorporan alcanzan una eficiencia del 25,8% (25.2% certificada NRL), y mantienen hasta el 80% de su rendimiento tras más de 1000 horas de operación continua bajo condiciones estándar de prueba. Además, el equipo consiguió fabricar un módulo de 25 cm² con una eficiencia del 22,1%, un resultado excepcional dado que en paneles de mayor tamaño la eficiencia suele disminuir de forma considerable.

Otro aspecto clave es la estabilidad. Los dispositivos desarrollados con este nuevo material han demostrado resistir más de 1100 horas de funcionamiento bajo iluminación sin degradarse, y conservar un 95% de su eficiencia tras 3600 horas en condiciones exigentes (protocolo ISOS-D-1). Estos extraordinarios resultados sitúan a este material como potencial candidato para aplicaciones, y abren la puerta a fabricar paneles solares de perovskita fiables, de bajo coste y a gran escala.

El profesor Nazario Martín, responsable de la investigación, explica: “Estos nuevos materiales son muy atractivos para su comercialización, ya que ofrecen un rendimiento muy superior al de las células solares comerciales de silicio, que apenas alcanzan un 18% de eficiencia. Las perovskitas permiten además modificar sus propiedades químicas de manera versátil, lo que abre un abanico de posibilidades para complementarse con el silicio y construir la próxima generación de paneles solares”.

Este trabajo ha sido recientemente publicado en la revista Advanced Materials. Es fruto de una colaboración entre investigadores en el Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanociencia (IMDEA), la Universidad Complutense de Madrid, el Instituto Politécnico Federal de Laussane (EPFL), la Universidad de Sungkyunkwan, el Korea Institute of Energy Research y la Universidad Nacional de Pusan (Corea del Sur); y ha sido parcialmente financiado por la acreditación Excelencia Severo Ochoa a IMDEA Nanociencia (CEX2020-001039-S).

Glosario:

Perovskita: se conoce como perovskita tanto al mineral titanato de calcio (CaTiO3), como a su estructura cristalina, conocida como estructura de perovskita. La fórmula química general de los compuestos de perovskita es ABX3, donde 'A' y 'B' son dos cationes de tamaños muy diferentes y 'X' es un anión (haluro) unido a ambos.
Célula solar de perovskita: un tipo de célula solar que contiene un compuesto con estructura tipo perovskita como capa activa absorbente de la luz solar. La alta tolerancia a defectos permite el diseño de perovskitas con bandgaps variados y esto facilita la fabricación de materiales que pueden absorber en un rango amplio del espectro, permitiendo una eficiencia de conversión fotovoltaica superior. Estas perovskitas permiten conseguir alta eficiencia usando capas muy finas, por ello, las células solares de perovskita pueden ser flexibles, semitransparentes y ligeras. También son más baratas y rápidas de producir que cualquier otro tipo de célula, ya que pueden fabricarse usando procesos en disolución. Por último, tienen una tasa de recuperación y reciclado de materiales muy alta que permite abaratar costes de fabricación.
Eficiencia de conversión fotovoltaica: es el porcentaje de luz solar que una célula solar puede transformar en electricidad útil. La media de los paneles comerciales actuales está en torno al 18%.

Referencia:

J. Urieta-Mora, S. J. Choi, J. Jeong, et al. Spiro-Phenothiazine Hole-Transporting Materials: Unlocking Stability and Scalability in Perovskite Solar Cells. Adv. Mater. (2025): e05475. DOI: 10.1002/adma.202505475

Enlace al Repositorio de IMDEA Nanociencia: https://hdl.handle.net/20.500.12614/4064

Contacto:

Prof. Nazario Martín
Group of Nanocarbons and Organic Photovoltaics
https://nanociencia.imdea.org/nanocarbons-and-organic-photovoltaics/group-home

Oficina de Divulgación y Comunicación en IMDEA Nanociencia
divulgacion.nanociencia [at]imdea.org

Fuente: IMDEA Nanociencia.

El Instituto IMDEA Nanociencia es un centro de investigación interdisciplinar en Madrid dedicado a la exploración de la nanociencia y el desarrollo de aplicaciones de la nanotecnología en relación con industrias innovadoras. IMDEA Nanociencia es un centro de Excelencia Severo Ochoa desde 2017, máximo reconocimiento a la excelencia investigadora a nivel nacional.