Un estudio logró frenar 1.000 veces la pérdida de energía en un material para celdas solares
Investigadores de la Universidad de Groningen explicaron por qué las perovskitas basadas en estaño pueden conservar durante nanosegundos la energía de los llamados electrones calientes. El avance es experimental y todavía no implica la llegada de nuevos paneles solares al mercado.
Un equipo de científicos de la Universidad de Groningen, en Países Bajos, identificó los mecanismos que permiten retrasar hasta unas 1.000 veces la pérdida de energía de electrones altamente excitados en un material estudiado para futuras celdas solares.
La investigación fue publicada en agosto de 2026 en la revista científica ACS Energy Letters y analiza perovskitas de haluros metálicos basadas en estaño. Los resultados ayudan a explicar un fenómeno que podría ser aprovechado, a futuro, para desarrollar dispositivos fotovoltaicos con mayor eficiencia.
El hallazgo no significa que exista actualmente un panel comercial capaz de almacenar calor durante mil veces más tiempo. Lo que los investigadores consiguieron explicar es por qué la energía adicional de determinados electrones puede tardar mucho más en disiparse dentro del material.
Qué son los electrones calientes y por qué importan
Cuando la luz alcanza una celda solar, los fotones transfieren energía a los electrones del material. Los fotones con mayor energía pueden generar los denominados “electrones calientes”, que poseen un excedente energético potencialmente aprovechable.
El inconveniente es que esa energía suele perderse extremadamente rápido en forma de calor, normalmente en escalas de picosegundos. Esto dificulta que pueda extraerse y convertirse en electricidad antes de desaparecer.
Experimentos previos realizados por el grupo de la profesora Maria Antonietta Loi con perovskitas de estaño mostraron un comportamiento diferente: la pérdida de esa energía se prolongaba hasta el rango de los nanosegundos, aproximadamente mil veces más.
Dos mecanismos explicarían el fenómeno
Para entender ese comportamiento, el profesor Jan Anton Koster y el investigador Tim Faber recurrieron a simulaciones que luego compararon con mediciones experimentales.
El trabajo concluyó que la demora no depende de un único proceso, sino de la combinación de dos efectos físicos.
Uno es conocido como cuello de botella de fonones calientes. Parte de la energía liberada por los electrones permanece temporalmente en su entorno y puede volver a ser absorbida, lo que ralentiza el enfriamiento.
El segundo está relacionado con el llenado de los niveles de energía, asociado al denominado efecto Burstein-Moss. Cuando los estados energéticos inferiores ya están ocupados, los electrones encuentran menos posibilidades de descender rápidamente hacia niveles de menor energía.
Las simulaciones mostraron que la combinación de ambos efectos reproduce los largos tiempos de enfriamiento observados previamente en los experimentos.
¿Puede aumentar la eficiencia de los paneles solares?
Las celdas solares convencionales de una sola unión tienen un límite teórico de eficiencia cercano al 33%, conocido como límite de Shockley-Queisser. Una de las pérdidas se produce justamente cuando la energía excedente de los electrones termina transformándose en calor.
Si en el futuro fuera posible extraer esa energía antes de que se disipe, las llamadas celdas solares de portadores calientes podrían aprovechar una proporción mayor de la radiación recibida.
Por ahora, sin embargo, se trata de una investigación fundamental. La propia Universidad de Groningen señala que todavía quedan numerosos interrogantes antes de trasladar este comportamiento a dispositivos fotovoltaicos de uso comercial.
El estudio, titulado The Physics of Ultra-Long Cooling Times in Metal Halide Perovskites, fue publicado en ACS Energy Letters y está firmado por Tim Faber, Larissa J. M. van de Ven, Lado Filipovic, Maria Antonietta Loi y L. Jan Anton Koster.
Lectura rápida
¿Qué descubrieron los investigadores?
Explicaron por qué ciertos materiales de perovskita basados en estaño pueden retrasar notablemente la pérdida de energía de electrones calientes.
¿La energía dura realmente 1.000 veces más?
Los experimentos observaron que el enfriamiento pasó de escalas de picosegundos a nanosegundos, aproximadamente un factor de 1.000.
¿Ya existe un panel solar comercial con esta tecnología?
No. El trabajo está en etapa de investigación y todavía faltan desarrollos antes de una posible aplicación comercial.
¿Para qué podría servir el hallazgo?
En teoría, podría contribuir al desarrollo de celdas solares capaces de aprovechar parte de la energía que actualmente se pierde como calor.
¿Dónde se realizó la investigación?
En la Universidad de Groningen, en Países Bajos, con resultados publicados en la revista ACS Energy Letters.
