La perovskita llevaba años fallando por dentro. La solución estaba en los pulpos
Durante más de una década, las células de perovskita han sido la gran promesa —y la gran frustración— de la energía limpia. En el laboratorio ya rivalizan con el silicio, pero siempre fallaban en lo mismo: se degradaban demasiado rápido. Ahora, un hallazgo rompe con lo establecido. La solución no ha venido de una máquina industrial compleja, sino de una molécula que los pulpos y calamares llevan millones de años usando para protegerse del daño químico.
El sabotaje que viene de dentro. Según el estudio publicado en Advanced Energy Materials, el problema no es solo el aire o la humedad, sino una reacción química que se activa dentro del propio dispositivo.
Cuando la luz solar incide sobre la perovskita, se generan electrones altamente energéticos. Estos electrones pueden reaccionar con el oxígeno residual atrapado durante la fabricación —un proceso que suele realizarse en aire— y dar lugar a radicales superóxido (O₂·⁻), unas especies químicas extremadamente reactivas. Estos radicales atacan los cationes orgánicos que mantienen estable la estructura cristalina de la perovskita, iniciando su descomposición.
El punto de entrada. El daño no empieza en la superficie visible del panel, sino en una región clave conocida como la interfaz enterrada, el punto de contacto entre la perovskita y la capa de dióxido de estaño (SnO₂), encargada de extraer los electrones generados por la luz.
Tal como subraya Nanowerk, ni siquiera el mejor encapsulado externo puede frenar este proceso: el oxígeno ya está presente dentro del dispositivo desde el primer momento. Para complicar aún más el problema, el propio dióxido de estaño contiene defectos ricos en oxígeno que, bajo iluminación y calor, migran hacia la perovskita y aceleran su degradación desde dentro.
La taurina al rescate. Ante este escenario, el equipo de investigadores del Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technology y del Korea Institute of Science and Technology optó por una vía poco habitual en el desarrollo fotovoltaico: buscar inspiración en la biología.
La respuesta llegó en forma de una capa ultrafina de taurina, un aminoácido sulfurado presente en pulpos, calamares y otros organismos marinos. Según recoge Interesting Engineering, en la naturaleza la taurina protege las células del daño oxidativo, justo el mismo tipo de amenaza que estaba degradando a las perovskitas. Situada en la interfaz entre el dióxido de estaño y la perovskita, la molécula funciona como un escudo químico inteligente.
Un ciclo de defensa que no se agota. El estudio detalla, apoyándose en cálculos de teoría del funcional de la densidad (DFT) y experimentos de laboratorio, un mecanismo de protección en dos pasos que resulta especialmente relevante. En primer lugar, la taurina intercepta los radicales superóxido en el momento en que se forman. Su estructura química, denominada zwitteriónica —con cargas positivas y negativas en distintas partes de la molécula— le permite atraer electrostáticamente estos radicales y convertirlos en peróxido de hidrógeno, una especie mucho menos agresiva para la perovskita.
En segundo lugar, el proceso ataja un problema adicional: el yodo molecular generado durante la degradación del material. Este yodo tiende a formar compuestos que aceleran aún más el colapso de la estructura. La taurina reduce ese yodo de nuevo a iones de yoduro, químicamente estables y mucho menos dañinos. Lo más destacable, como señala Nanowerk, es que tras completar estas reacciones la taurina se regenera. No se consume ni se degrada en el proceso, sino que vuelve a su estado original, creando un ciclo cerrado de neutralización de radicales que puede repetirse durante toda la vida operativa del dispositivo.
De la teoría a la potencia real. Los beneficios no se limitan a la durabilidad. La presencia de taurina también mejora el funcionamiento eléctrico de la célula. Al unirse químicamente tanto al dióxido de estaño como a la perovskita, actúa como un puente molecular que reduce defectos en la interfaz, esos pequeños sumideros donde se pierden electrones en forma de calor.
En la práctica, esto se traduce en menos defectos electrónicos, una movilidad de los electrones casi duplicada en la capa de dióxido de estaño y cargas que sobreviven más tiempo. El mejor dispositivo alcanzó una eficiencia del 24,8 %, con 1,18 voltios en circuito abierto y un factor de llenado elevado. Cifras muy cercanas a los récords actuales, pero con una diferencia importante: dura mucho más.
En pruebas de estabilidad, las células tratadas con taurina conservaron el 97% de su eficiencia tras 450 horas de funcionamiento continuo a 65 °C. En condiciones ambientales reales, mantuvieron el 80 % de su rendimiento durante más de 130 horas, más de cinco veces más que las células convencionales sometidas a los mismos ensayos.
La historia tiene algo de ironía científica. Mientras la industria afinaba soluciones cada vez más complejas, la biología ya llevaba millones de años resolviendo el mismo problema. Si esta estrategia logra escalarse y adaptarse a la fabricación industrial, el futuro de la energía solar podría depender tanto de la ingeniería como de la biología. A veces, para avanzar hacia el Sol, basta con mirar al fondo del mar.
