Durante décadas de investigación en células solares se ha dado por hecho que existe un límite absoluto en la eficiencia con que dichos dispositivos pueden convertir la luz solar en electricidad: el Límite de Eficiencia de Shockley-Queisser, según el cual la eficiencia de conversión máxima nunca puede exceder del 34% en una unión P-N optimizada de semiconductores.
Ahora, varios investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), han mostrado que existe una manera de superar ese límite tan fácilmente como se puede superar la barrera del sonido, la cual también se llegó a creer que era un límite máximo.
Su trabajo, que ha sido publicado en Science, ha permitido llevar a la práctica por primera vez el principio subyacente en esta novedosa técnica, que se conoce en la teoría desde la década de 1960, pero que nadie había conseguido demostrar en laboratorio hasta el momento.
En una célula fotovoltaica estándar –explica Marc Baldo, profesor de Ingeniería Eléctrica y uno de los integrantes del equipo– cada fotón arranca exactamente un electrón dentro del material fotovoltaico. Luego, ese electrón suelto se puede aprovechar mediante cables que trasmiten la corriente eléctrica.
En la nueva técnica, sin embargo, cada fotón puede arrancar dos electrones, lo que hace que el proceso sea mucho más eficiente. En una célula estándar, cualquier exceso de energía transportada por un fotón se pierde en forma de calor, mientras que en el nuevo sistema la energía extra hace que se produzcan dos electrones en vez de uno.
Los investigadores del MIT han conseguido este logro utilizando un compuesto orgánico llamado pentaceno en una célula solar orgánica, que tiene la “habilidad” de producir dos excitones (paquetes de energía contenidos en un material) de un fotón. "Nuestro proyecto pretendía demostrar que el proceso de división era eficaz", dice Baldo, que dirige del Centro Excitonics, patrocinado por el Departamento de Energía de EEUU.
No obstante, los investigadores tienen que seguir optimizando la eficiencia de conversión energética, ya que de momento ronda el 2%. Pero se muestran convencidos de que esa mejora será fácil de lograr. “No parece una barrera fundamental”, dice Nicholas Thompson, otro de los miembros del equipo.
En los paneles solares comerciales actuales la eficiencia ronda el 25%; una célula solar de silicio que aproveche el fenómeno físico que ahora ha podido ser llevado a la práctica debería permitir alcanzar una eficiencia superior al 30%, según Baldo. Esto supone un salto enorme en un campo caracterizado por aumentos paulatinos de eficiencia mucho más pequeños y un nuevo avance para lograr células solares cada vez más baratas.
