PEKÍN, 25 de marzo de 2026– Un equipo de investigación dirigido por el profesor Meng Qingbo del Instituto de Física de la Academia de Ciencias de China (CAS) ha logrado un nuevo hito en el campo de la energía fotovoltaica de película delgada-al elevar la eficiencia de conversión de energía certificada de las células solares de sulfoselenuro de cobre, zinc y estaño (CZTSSe) al 16,6 %. Esta es la décima vez que el equipo bate el récord mundial en este campo, lo que subraya el liderazgo global de China en la tecnología fotovoltaica de próxima-generación y señala que CZTSSe ha cruzado el umbral crítico para la industrialización.
Este avance innovador es la forma en que se ha desarrollado el mundo. Tras más de 10 años de investigación, CZTSSe es un material de película delgada-prometedor porque está hecho de materiales que se pueden encontrar en todo el mundo, son económicos y no dañan el medio ambiente (cobre, zinc, estaño, azufre y selenio). Las tecnologías tradicionales de película delgada que se utilizan con frecuencia incluyen telururo de cadmio (CdTe) y seleniuro de cobre, indio y galio (CIGS); sin embargo, se considera que estos elementos son muy limitados en cantidad o tóxicos para el medio ambiente, lo que hace que la investigación detrás de CZTSSe sea una alternativa ambientalmente sostenible tanto para aplicaciones terrestres-como espaciales.
Superar un cuello de botella de una década-largo
A pesar de sus ventajas inherentes, el desarrollo de la energía fotovoltaica CZTSSe se ha visto limitado durante mucho tiempo por un desafío científico fundamental. Como compuesto de múltiples elementos-, el material es propenso a la formación de defectos complejos, disposición atómica desordenada y pérdidas sustanciales de energía interna durante la cristalización. Durante casi una década, estos problemas paralizaron las mejoras en la eficiencia.
El equipo del profesor Meng abordó este desafío abordando sistemáticamente problemas científicos clave relacionados con la cristalización de materiales, la estructura atómica y el control de defectos. Los investigadores desarrollaron una innovadora "estrategia de vacantes atómicas" que guía los átomos de cobre y zinc hacia disposiciones ordenadas, reduciendo efectivamente la actividad de defectos y la disipación de energía interna en su fuente.
Esta estrategia ha dado excelentes resultados en los últimos años, el equipo ha logrado una increíble cantidad de progreso en los últimos 3 años, incluido su primer dispositivo de producción de energía que superó una eficiencia energética del 13 % en 2022. Desde entonces, han mejorado constantemente sus dispositivos y la conversión de energía actual alcanza una eficiencia del 16 % mientras completaban el desarrollo de dispositivos más pequeños y construían módulos flexibles. Los logros del equipo han sido nombrados recientemente uno de los principales avances científicos y tecnológicos en la industria fotovoltaica en China en 2023 y, por lo tanto, es el único solicitante que recibirá el premio en estas dos categorías. Por último, cinco artículos escritos por este grupo en Nature Energy en los años 2023 -2019 han recibido publicaciones.
Cruzando el umbral de la industrialización
Según la trayectoria de desarrollo establecida de la energía fotovoltaica de película-delgada, un rango de eficiencia del 15 % al 16 % se considera generalmente suficiente para iniciar una industrialización gradual. Las tecnologías de película delgada-de segunda-generación, como CdTe y CIGS, entraron en desarrollo comercial después de alcanzar hitos similares en eficiencia de laboratorio. Con una eficiencia certificada del 16,6 % y sus ventajas intrínsecas en estabilidad, resistencia a la radiación y abundancia de material, CZTSSe ha entrado ahora firmemente en la fase de demostración de aplicaciones aceleradas y desarrollo a escala.
Las eficiencias récord-del equipo se han incluido sistemáticamente en elTablas de eficiencia de células solarescompilado por expertos fotovoltaicos internacionales y elMejor investigación-Gráfico de eficiencia celularmantenido por el Laboratorio Nacional de Energía Renovable de EE. UU. (NREL).
Hacia las aplicaciones de energía espacial y terrestre
Este avance es más que un nuevo hito en el laboratorio; Se trata de un nuevo hito para la tecnología de la energía solar debido a los importantes proyectos de ingeniería que imponen nuevas exigencias a las tecnologías solares. En pocas palabras, a medida que el mundo hace la transición hacia fuentes de energía más limpias y continúa la exploración del espacio profundo, los principales proyectos de ingeniería (como las constelaciones de satélites de órbita terrestre baja (LEO) y la energía solar desde el espacio) exigen más tecnologías de energía solar que nunca. Esto ha creado requisitos estrictos para las tecnologías de energía solar, incluidos costos más bajos, vidas más largas, pesos más livianos y recursos sostenibles. La combinación única de propiedades de CZTSSe lo convierte en una excelente opción para cumplir con todos estos estrictos requisitos.
"Las nuevas células solares de película fina- que hemos desarrollado poseen múltiples ventajas, entre las que se incluyen abundantes materias primas, bajo coste, respeto al medio ambiente, estabilidad química y resistencia a la radiación espacial", afirmó Shi Jiangjian, investigador asociado del Instituto de Física de CAS y miembro del equipo del profesor Meng. "Estos atributos permitirán aplicaciones fotovoltaicas de película delgada-a mayor-escala, menor-costo y más diversas, proporcionando opciones más versátiles y competitivas a nivel mundial para la producción de energía".
Si el equipo tecnológico de CZTSSe puede lograr eficiencias del 20% y 18% Y capacidades de producción en masa confiables para células y módulos, respectivamente, entonces alcanzará plena competitividad en el mercado. Con sus propiedades livianas, flexibles y plegables, la tecnología CZTSSe se utilizará ampliamente para sistemas de energía portátiles, unidades móviles de suministro de energía, satélites, plataformas de energía solar en el espacio y misiones de exploración-del espacio profundo.
Una contribución china al futuro mundial de la energía limpia
"El horizonte de la producción de energía ya no se limita a la superficie de la Tierra; ahora miramos hacia la energía basada en el espacio-", añadió Shi Jiangjian. "Nuestra tecnología está alineada con las pistas emergentes del 15.º Plan Quinque-de China y apunta a campos críticos del futuro".
Continuaremos apoyando, aumentando el nivel de investigación básica y apoyando a nuestros socios para avanzar en la tecnología de CZTSSe mientras todos trabajamos juntos para industrializar los productos CZTSSe. Mientras el mundo busca soluciones sostenibles para resolver los apremiantes problemas energéticos y climáticos del mundo, creemos que CZTSSe será una contribución significativa al futuro de la energía limpia en el mundo.
