Las células solares acaban de lograr lo "imposible" con este avance del 130%.
Un nuevo avance tecnológico, conocido como "giro de espín", podría permitir que los paneles solares generen más energía de la que reciben
Científicos han encontrado una manera de aumentar la eficiencia solar más allá del 100% multiplicando la energía de la luz solar mediante un novedoso sistema molecular. Este enfoque podría allanar el camino para las tecnologías solares de próxima generación. Crédito: Shutterstock
Sciencedaily.com
Universidad de Kyushu/28 de marzo de 2026
Resumen: Un nuevo avance en energía solar podría superar una barrera de eficiencia que llevaba mucho tiempo sin resolverse. Investigadores utilizaron un complejo metálico con capacidad de inversión de espín para capturar y multiplicar la energía de la luz solar mediante fisión de singletes. El resultado alcanzó una eficiencia de aproximadamente el 130%, lo que significa que se produjeron más portadores de energía que fotones absorbidos. Esto podría dar lugar a paneles solares mucho más potentes en el futuro.
HISTORIA COMPLETA
La energía solar desempeña un papel fundamental en los esfuerzos por reducir la dependencia de los combustibles fósiles y combatir el cambio climático. El Sol proporciona una inmensa cantidad de energía a la Tierra a cada instante, pero las células solares modernas solo capturan una pequeña parte. Esta limitación se debe a un "techo físico" de larga data que ha sido difícil de superar.
En una investigación publicada el 25 de marzo en la revista Journal of the American Chemical Society , científicos de la Universidad de Kyushu en Japón, en colaboración con investigadores de la Universidad Johannes Gutenberg (JGU) de Maguncia en Alemania, desarrollaron una nueva forma de superar esta barrera. Utilizaron un complejo metálico a base de molibdeno, conocido como emisor de "inversión de espín", para capturar la energía adicional generada mediante la fisión de singletes (SF), a menudo descrita como una "tecnología ideal" para mejorar la conversión de la luz.
Con este enfoque, el equipo logró eficiencias de conversión de energía de alrededor del 130%, superando el límite tradicional del 100% y apuntando hacia tecnologías solares más avanzadas.
Cómo funcionan las células solares y por qué se pierde energía.
Las células solares generan electricidad cuando los fotones de la luz solar inciden sobre un semiconductor y transfieren energía a los electrones, poniéndolos en movimiento y creando una corriente eléctrica. Este proceso puede compararse con un relé, donde la energía se transmite de una partícula a otra.
Sin embargo, no todos los fotones son igualmente útiles. Los fotones infrarrojos de baja energía no tienen la energía suficiente para activar los electrones, mientras que los fotones de alta energía, como la luz azul, pierden su energía sobrante en forma de calor. Por ello, las células solares solo pueden aprovechar aproximadamente un tercio de la luz solar incidente. Esta limitación se conoce como el límite de Shockley-Queisser y sigue siendo un reto importante.
La fisión singlete ofrece una forma de multiplicar la energía.
«Tenemos dos estrategias principales para superar este límite», afirma Yoichi Sasaki, profesor asociado de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Kyushu. «Una consiste en convertir fotones infrarrojos de baja energía en fotones visibles de mayor energía. La otra, la que exploramos aquí, consiste en utilizar la dispersión de Fourier para generar dos excitones a partir de un único fotón excitónico».
En condiciones normales, cada fotón produce un único excitón singlete de espín tras la excitación. Con la fisión de espín simple (SF), este excitón se puede dividir en dos excitones triplete de espín de menor energía, lo que podría duplicar la energía disponible. Si bien ciertos materiales, como el tetraceno, permiten este proceso, la captura eficiente de estos excitones ha resultado difícil.
Superar la pérdida de energía por FRET
«La energía puede ser fácilmente "robada" mediante un mecanismo llamado transferencia de energía por resonancia de Förster (FRET) antes de que ocurra la multiplicación», explica Sasaki. «Por lo tanto, necesitábamos un aceptor de energía que capturara selectivamente los excitones triplete multiplicados después de la fisión».
Para abordar este problema, los investigadores recurrieron a complejos metálicos, que pueden diseñarse con precisión. Identificaron un emisor de "inversión de espín" basado en molibdeno como una solución eficaz. En este sistema, un electrón cambia su espín durante la absorción o emisión de luz infrarroja cercana, lo que le permite capturar la energía triplete generada por la SF.
Mediante un ajuste preciso de los niveles de energía, el equipo minimizó las pérdidas por FRET y permitió la extracción eficiente de los excitones multiplicados.
Colaboración y éxito experimental
«No podríamos haber llegado hasta aquí sin el grupo Heinze de la JGU de Maguncia», afirma Sasaki. Adrian Sauer, estudiante de posgrado del grupo que se encontraba de intercambio en la Universidad de Kyushu y segundo autor del artículo, llamó la atención del equipo sobre un material que se había estudiado durante mucho tiempo allí, lo que propició la colaboración.
Al combinarse con materiales a base de tetraceno en solución, el sistema logró recolectar energía con rendimientos cuánticos de aproximadamente el 130 %. Esto significa que se activaron aproximadamente 1,3 complejos metálicos a base de molibdeno por cada fotón absorbido, superando el límite habitual y demostrando que se produjeron más portadores de energía que fotones incidentes.
Aplicaciones futuras de la tecnología solar y cuántica
Esta investigación presenta una nueva estrategia para amplificar excitones, aunque aún se encuentra en fase de prueba de concepto. El equipo busca integrar estos materiales en sistemas de estado sólido para mejorar la transferencia de energía y acercarse a aplicaciones prácticas en células solares.
Estos hallazgos también podrían fomentar nuevas investigaciones que combinen la fisión de singletes y los complejos metálicos, con posibles aplicaciones no solo en la energía solar, sino también en los LED y las tecnologías cuánticas emergentes.
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Fuente de la noticia:
Materiales proporcionados por la Universidad de Kyushu . Nota: El contenido puede ser editado para ajustarse al estilo y la extensión.
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Referencia de la revista:
Percy Gonzalo Sifuentes-Samanamud, Adrian Sauer, Aki Masaoka, Yuta Sawada, Yuya Watanabe, Ilias Papadopoulos, Katja Heinze, Yoichi Sasaki, Nobuo Kimizuka. "Exploración de rutas de recolección selectiva de estado de giro desde dímeros de fisión singlete hasta un emisor Spin-Flip con emisión de infrarrojo cercano" . Revista de la Sociedad Química Estadounidense , 2026; DOI: 10.1021/jacs.5c20500
Universidad de Kyushu. «Las células solares acaban de lograr lo “imposible” con este avance del 130 %». ScienceDaily. ScienceDaily, 28 de marzo de 2026. < www.sciencedaily.com/releases/2026/03/260328024517.htm >
