Las perovskitas, unos cristales que convierten la luz en electricidad, llevan más de una década prometiendo revolucionar las placas solares, pero arrastran un secreto incómodo. Las más eficientes contienen plomo, un metal tóxico que nadie quiere ver en un panel roto bajo la lluvia. La alternativa limpia, el estaño, tenía un defecto de libro. Se estropeaba en horas o días en cuanto le daba el aire.
Un equipo de la Universidad de Wisconsin-Madison y del National Laboratory of the Rockies dice haber dado con la solución en un detalle minúsculo. Cambiaron un solo átomo de una de las moléculas del cristal, y con cloro el material pasó de degradarse en días a aguantar meses al aire. ¿El resultado? Células sin plomo con un 16,2% de eficiencia (la parte de la luz que convierten en electricidad) y más del 95% de rendimiento intacto tras 1.600 horas.
Por qué el plomo es un problema
Estos cristales absorben la luz muy bien y se fabrican con procesos sencillos, casi como imprimir una tinta. Según el Departamento de Energía de Estados Unidos, las células de perovskita han pasado de un 3% de eficiencia en 2009 a superar el 26% hoy en laboratorio. El problema es que las mejores llevan plomo dentro.
¿Y tanto importa un poco de plomo? Bastante. La Organización Mundial de la Salud recuerda que no se conoce ningún nivel de exposición a este metal sin efectos dañinos y le atribuye más de 3,5 millones de muertes solo en 2023. Por eso la energía solar busca un sustituto desde hace años.
El candidato favorito es el estaño, que absorbe la luz muy bien y no es tóxico. Su talón de Aquiles es que el oxígeno y la humedad lo destrozan en horas o días. Vamos, que la célula se muere antes de llegar al tejado.
Cambiar un átomo y ganar meses
Estos materiales son híbridos, mitad mineral y mitad molécula orgánica. El grupo del profesor Song Jin fabricó varias versiones de una de esas moléculas, el feniletilamonio, cambiándole solo el átomo de un extremo. Probaron con hidrógeno, flúor, cloro y bromo.
La sorpresa llegó con el cloro. Esa versión hace que las capas del cristal se apilen mucho más apretadas, como las tejas de un tejado bien colocado, y el oxígeno y el agua ya no encuentran por dónde colarse. Los cálculos de Jiahao Xie y Yanfa Yan, de la Universidad de Toledo, en Ohio (Estados Unidos), lo confirmaron.
En la práctica, el nuevo material conservó su estructura y su brillo durante varios meses en aire ambiente. Incluso sumergido en agua durante días no se disolvió. Christopher Triggs, primer autor del estudio, lo resume así, «lo emocionante es que un cambio relativamente pequeño en el diseño del material produce una mejora tan grande en la estabilidad».
Los números de la célula solar
Con el material listo llegó la prueba de verdad. Lei Chen y Kai Zhu, del National Laboratory of the Rockies (el antiguo NREL, rebautizado en diciembre de 2025), lo integraron en células solares reales. Tras optimizarlas alcanzaron un 16,2% de eficiencia, de lo mejor registrado con perovskitas de estaño.
¿Y la durabilidad? Las mejores células conservaron más del 95% de su eficiencia inicial después de 1.600 horas guardadas en aire seco, unos 67 días. Funcionando sin parar bajo luz solar simulada y a 55 grados centígrados, aguantaron 1.000 horas manteniendo el 80% de su rendimiento.
Eso sí, conviene poner las cifras en contexto. Un 16,2% sigue lejos del 26% de las perovskitas con plomo y del 34% que rozan las células tándem, que apilan dos capas para aprovechar más luz. Lo llamativo es que durabilidad y rendimiento mejoran a la vez, en lugar de ir una a costa del otro.
Qué falta para verlo en un tejado
De momento, todo esto ocurre en células de laboratorio. Pasar a paneles de tamaño real, fabricarlos a escala y aguantar años a la intemperie son retos pendientes para toda la tecnología de perovskita. Todavía está por ver si este chubasquero de cloro resiste una década de veranos e inviernos.
El laboratorio y la Wisconsin Alumni Research Foundation, que gestiona las patentes de la universidad, ya han solicitado una patente conjunta. Kai Zhu habla de «una nueva estrategia de diseño» para lograr células de estaño eficientes y mucho más robustas.
Mientras tanto, la carrera por mejorar los paneles no se detiene, y hay quien apuesta por fabricar sin soldaduras para ganar eficiencia. Si el estaño cumple lo que apunta este trabajo, el debate sobre el plomo podría quedarse sin motivo.
El estudio se ha publicado en la revista Nature Materials.
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