Investigadores de la Universidad de Paderborn han descubierto que los enlaces colgantes del silicio, considerados defectos, pueden aumentar la eficiencia de las células solares hasta un 40% al combinarse con tetraceno. El hallazgo, publicado en Physical Review Letters, podría llevar la eficiencia del 22% al 31%.
Un equipo de la Universidad de Paderborn (Alemania) ha utilizado el superordenador Hawk del centro HLRS en Stuttgart para simular la interfaz entre el silicio y una capa de tetraceno, un semiconductor orgánico. Los resultados, publicados en Physical Review Letters, muestran que los defectos del silicio que la industria lleva décadas intentando eliminar pueden, en realidad, facilitar la captura de más energía lumínica, según recoge ecosistemastartup.com.
Los dangling bonds (enlaces colgantes) son átomos de silicio en las interfaces que no están completamente enlazados con sus vecinos. En el diseño clásico de células solares se tratan como defectos a eliminar, porque actúan como trampas para los electrones que genera la luz. La simulación del equipo liderado por Marvin Krenz y coordinado por Wolf Gero Schmidt mostró lo contrario: en la interfaz entre silicio y tetraceno, esos enlaces colgantes funcionan como el puente que permite transferir energía de la capa orgánica al silicio.
El mecanismo es la fisión singlete. Cuando un fotón de alta energía impacta el tetraceno, el exceso de energía (unos 3 eV por encima de los 1,1 eV que el silicio puede convertir) normalmente se pierde como calor. La fisión singlete permite que ese fotón genere dos estados excitados de baja energía (tripletes) que se transfieren al silicio y producen dos electrones en lugar de uno.
Un panel solar promedio convierte hoy alrededor del 22% de la energía incidente en electricidad. Schmidt estima que aplicar la fisión singlete de forma consistente podría multiplicar la eficiencia por 1,4, llevando las células híbridas tetraceno-silicio a cerca del 31%. Para dimensionarlo: la eficiencia solar mejoró aproximadamente 1% por año durante las últimas dos décadas, según el propio análisis del hallazgo. Un salto de nueve puntos no es una mejora incremental, es un cambio de escala.
Este no es un esfuerzo aislado. En octubre de 2025, investigadores de la Universidad de Nueva Gales del Sur (UNSW) publicaron en ACS Energy Letters un avance con una molécula estable llamada DPND que, según reportó pv magazine, podría elevar la eficiencia de los módulos de silicio por encima del 30% y, en sus proyecciones, hasta el 42%. El mismo trabajo señalaba que el tetraceno es fotoquímicamente inestable y por eso no sirve para aplicaciones comerciales, un dato que conviene tener presente al leer el hallazgo de Paderborn.
En marzo de 2026, un equipo de la Universidad de Kyushu y la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz reportó en el Journal of the American Chemical Society un complejo metálico de molibdeno capaz de capturar la energía multiplicada por fisión singlete con rendimientos cuánticos de alrededor del 130%, según ScienceDaily.
Y en el terreno de los materiales complementarios, la EPFL y el CSEM certificaron en marzo de 2026 una célula de triple unión de perovskita-silicio con 30,02% de eficiencia, superando el récord anterior de 27,1%, según WWWhat’s New. Los paneles de silicio convencionales se mueven entre el 20% y el 24%, y las células III-V de uso espacial llegan al 37% pero cuestan unas 1.000 veces más por vatio.
La brecha entre laboratorio y producción industrial es el obstáculo habitual, y aquí hay dos desafíos concretos. Primero, el tetraceno es un material orgánico que degrada más rápido que el silicio bajo exposición prolongada al sol. Segundo, depositar una capa homogénea de tetraceno sobre silicio a escala industrial sin introducir otros defectos que sí reduzcan la eficiencia es un problema de ingeniería de fabricación que sigue sin resolverse.
El silicio domina alrededor del 95% del mercado solar. Por eso el hallazgo de Paderborn importa: apunta a que la ruta de mejora no está solo en materiales nuevos como la perovskita, sino en explotar mejor la base instalada.
Para los emprendedores del sector energético, la simulación de primeros principios se consolida como una herramienta de diseño. El caso de Hawk demuestra que simular el comportamiento cuántico de una interfaz a escala de dispositivo requiere millones de cálculos por cada picosegundo de evolución.
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