¿Cómo se puede superar el límite de eficiencia tradicional en la conversión de la energía solar en electricidad mediante una vía hasta ahora inexplorada? Los científicos del Instituto de Ciencias Fotónicas de Barcelona, conocido como el ICFO, han dado respuesta a este gran misterio tecnológico al demostrar en un entorno de laboratorio una forma innovadora de reducir la pérdida de energía conocida como la pérdida de Boltzmann en las células solares.
La respuesta a esta incógnita se traduce en un avance técnico fundamental que permite aumentar la eficiencia teórica de las células solares hasta alcanzar el 43%. Durante las pruebas prácticas de laboratorio llevadas a cabo por el equipo investigador, la mejor célula equipada con el nuevo diseño alcanzó una eficiencia del 19,08%, superando con claridad el 18,23% registrado por la mejor célula de referencia utilizada en los ensayos. Asimismo, cabe recordar que la eficiencia teórica máxima que se les atribuye hoy a las células solares se sitúa en el 33,16%.
Cómo se descubrió la solución para frenar la fuga energética
Para comprender cómo se llegó a este resultado es necesario analizar los antecedentes del sector fotovoltaico. Las células solares absorben la luz procedente del sol para transformarla en electricidad utilizable, pero en ese proceso se producen históricamente pérdidas energéticas. Por un lado, parte de la energía se disipa de manera inevitable en forma de calor y, por otro lado, existen fotones que atraviesan la estructura de la célula sin aportar la energía suficiente para ser aprovechados. Mientras que la industria suele apostar habitualmente por las denominadas células tándem para mitigar estas dos conocidas fugas de calor y de fotones, la tercera pérdida de energía, bautizada como la pérdida de Boltzmann, había permanecido casi inexplorada hasta la fecha por la comunidad investigadora.
Esta específica pérdida de Boltzmann surge de una premisa física fundamental: aquello que tiene la capacidad de absorber luz también la emite. Sin embargo, en una célula solar convencional, el dispositivo devuelve la luz absorbida en todas las direcciones posibles, en contraste con el cono estrecho y dirigido con el que la luz solar llega desde la Tierra hacia nuestra atmósfera. Para frenar esta fuga de energía, el equipo de científicos del ICFO liderado por Jordi Martorell Pena y Bernal Texca transformó con éxito la célula solar en una cavidad óptica utilizando una célula orgánica fabricada mediante la mezcla de materiales PM6:Y6.
33,16% Eficiencia teórica máxima que se les atribuye hoy a las células solares
43% Eficiencia que se podría alcanzar al superar la pérdida de Boltzmann
En lugar de emplear el electrodo transparente habitual en los dispositivos convencionales, los investigadores colocaron una delgada lámina de plata de tan solo unos pocos nanómetros en la zona frontal. De este modo, la cavidad óptica quedó conformada por esa lámina frontal de plata, otra capa adicional de plata situada en la parte trasera y una estructura multicapa intermedia. El diseño logra reducir de forma notable la emisión de luz hacia ángulos amplios, al tiempo que mantiene una alta capacidad de transmisión en la dirección exacta por la que entra la luz solar. Los datos técnicos confirman que cuanto mayor es el grosor de la capa de plata frontal, menor cantidad de luz emite la célula al exterior.
Qué abre este avance a partir de ahora para la energía solar
El estudio desarrollado en la ciudad condal y dado a conocer el 7 de octubre de 2026 ha sido publicado recientemente en la revista Energy & Environmental Science, editada por la Royal Society of Chemistry. Los autores del trabajo han querido destacar un aspecto práctico muy relevante para su posible comercialización futura: los investigadores afirman que el diseño desarrollado no introduce ningún tipo de complejidad adicional en los procesos de fabricación, diferenciándose así positivamente de muchos de los complejos enfoques tecnológicos que se exploran en la actualidad dentro del sector.
«el diseño no introduce ninguna complejidad adicional de fabricación, a diferencia de muchos de los enfoques que se exploran actualmente»
Bernal Texca
Respecto a la aplicación práctica de este principio físico, Jordi Martorell Pena señala que el sistema es, en principio, aplicable a todas las tecnologías fotovoltaicas existentes, aunque con una condición técnica fundamental: que la luz encargada de regular la tensión se genere de manera muy cercana a la capa específica donde se produce la separación de las cargas eléctricas. Además, Bernal Texca subraya que este nuevo enfoque abre una ruta completamente inexplorada para superar el límite clásico de Shockley–Queisser, lo que a su vez se traduce de forma directa en una reducción del coste por cada vatio producido, permitiendo asimismo un uso mucho más eficiente tanto del suelo disponible como de los materiales necesarios al desplegar grandes instalaciones de energía solar.
«en principio, aplicable a todas las tecnologías fotovoltaicas»
Jordi Martorell Pena
«se traduce directamente en un menor coste por vatio y en un uso más eficiente del suelo y de los materiales»
Jordi Martorell Pena
Próximos pasos y retos futuros en la investigación fotovoltaica
En cuanto a los próximos pasos que marcarán el devenir de esta tecnología desarrollada por los científicos del ICFO en Barcelona, la comunidad científica tendrá que valorar en profundidad el estudio publicado en la revista científica de la Royal Society of Chemistry. Asimismo, a partir de ahora queda por ver cuáles serán los resultados reales al aplicar este principio físico en otros materiales diferentes a la mezcla orgánica PM6:Y6 utilizada hasta el momento en el laboratorio.
Entre los materiales que quedan pendientes de estudio destaca de forma especial el silicio, componente que compone habitualmente los paneles solares comerciales que operan fuera del entorno controlado de la investigación. Conviene recordar que el 43% de eficiencia teórica mencionado por el equipo se alcanzaría si el cono de emisión coincidiera exactamente con el de absorción en un semiconductor con características concretas, un hito que marcaría un antes y un después en el sector de la energía solar mundial.
Por la redacción de GUAY.news.
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