En un mundo donde miles de millones de dispositivos conectados (desde termostatos inteligentes hasta sensores inalámbricos) demandan pequeñas cantidades de energía, reemplazar las baterías se ha convertido en un hábito costoso y derrochador.

Científicos del University College de Londres , en colaboración con socios de China y Suiza, creen haber encontrado una solución que podría permitir que muchos de estos dispositivos funcionen indefinidamente sin necesidad de cambiar las baterías. Su enfoque se centra en células solares de perovskita de nueva ingeniería, diseñadas específicamente para aprovechar la energía de la iluminación interior diaria con una eficiencia récord y una durabilidad a largo plazo.

A diferencia de los paneles solares de silicio tradicionales, que se adaptan mejor a la luz solar intensa en exteriores, las células de perovskita pueden ajustarse para absorber el rango de longitudes de onda más suave y estrecho que emiten las fuentes de luz de interiores, como los LED y los fluorescentes. El reto ha sido lograr que sean eficientes y estables. Las imperfecciones en su estructura cristalina (pequeños defectos conocidos como trampas) pueden atrapar electrones y desperdiciar energía en forma de calor. Con el tiempo, estos defectos también provocan la degradación del material, lo que reduce su rendimiento.

El equipo de investigación abordó este problema utilizando lo que llaman “tratamiento de triple pasivación” (TPT), una combinación cuidadosamente elegida de tres productos químicos: cloruro de rubidio, yoduro de N,N-dimetiloctilamonio y cloruro de fenetilamonio.

Juntos, estos aditivos favorecen un crecimiento más uniforme de los cristales de perovskita. Reducen la tensión interna, estabilizan los iones clave y evitan que los cristales se aglomeren en fases separadas que perjudican su rendimiento. En esencia, facilitan el movimiento libre de los electrones, lo que aumenta la capacidad de la célula para convertir la luz en electricidad.

El autor principal, Siming Huang, comparó la mejora con la reparación de un pastel roto: «La célula solar con estos pequeños defectos es como un pastel cortado en pedazos. Mediante una combinación de estrategias, hemos reconstruido este pastel, permitiendo que la carga fluya a través de él con mayor facilidad».

Los resultados hablan por sí solos. En condiciones de iluminación equivalentes a las de una oficina iluminada (unos 1000 lux), las células alcanzaron una eficiencia de conversión de energía en interiores del 37,6 %, un récord mundial para dispositivos de perovskita diseñados para uso en interiores. Esto es aproximadamente seis veces mejor que las mejores células solares comerciales de interior disponibles actualmente en el mercado.

Igualmente importante es su resistencia a lo largo del tiempo. En pruebas de almacenamiento a temperatura ambiente y baja humedad, mantuvieron el 92 % de su rendimiento después de más de cuatro meses. Incluso en condiciones más adversas (luz continua a 55 °C durante 300 horas), mantuvieron el 76 % de su rendimiento inicial. En cambio, dispositivos comparables sin tratamiento redujeron su rendimiento inicial a menos de la mitad.

Estudios previos sobre energía fotovoltaica en interiores han explorado semiconductores orgánicos y células sensibilizadas con colorante, pero estas tecnologías suelen presentar menor eficiencia y menor vida útil en comparación con los diseños de perovskita más recientes.

Las primeras generaciones de células solares de perovskita para interiores resultaron prometedoras, pero sufrieron la rápida degradación causada por la migración de iones y defectos en los cristales, con una vida útil de semanas o meses.

Los investigadores también han experimentado con la variación de la banda prohibida de las perovskitas para que se ajusten mejor a los espectros de luz en interiores, logrando modestas mejoras en el rendimiento. Sin embargo, la estabilidad ha sido un desafío persistente, lo que limita su viabilidad comercial.

Este avance podría dar lugar a una nueva clase de electrónica autosuficiente, desde sensores ambientales y alarmas de seguridad hasta dispositivos de monitorización médica. Al no requerir cambios frecuentes de batería, esta tecnología podría reducir los costes de mantenimiento, los residuos electrónicos y mejorar la sostenibilidad. También podría impulsar la innovación en hogares inteligentes y la automatización industrial, al permitir el funcionamiento continuo de dispositivos en lugares donde el cambio de batería resulta impráctico.

A largo plazo, la captación de luz interior podría desempeñar un papel en las estrategias de eficiencia energética de todo el edificio, donde cada lumen de luz artificial cumple una doble función: iluminación y generación de energía.