Nota del editor: Este artículo forma parte de un informe especial sobre Las 10 principales tecnologías emergentes de 2016 producido por el Foro Económico Mundial. La lista, compilada por el Meta-Consejo de Tecnologías Emergentes del Foro, destaca los avances tecnológicos que sus miembros, incluyendo la Editora Jefa de Scientific American Mariette DiChristina, creen tienen el poder de mejorar vidas, transformar las industrias y salvaguardar el planeta. También proporciona una oportunidad para debatir cualesquiera que sean los riesgos y preocupaciones humanos, sociales, económicos o ambientales que las tecnologías pueden plantear antes de la adopción generalizada. 

Las células solares de silicio que actualmente dominan el mercado mundial sufren de tres limitaciones fundamentales. Una nueva forma prometedora de fabricar células solares de alta eficiencia, usando las perovskitas en lugar del silicio, podría hacer frente a las tres a la vez y potenciar la producción de electricidad a partir de la luz solar.

La primera limitación importante de las células fotovoltaicas de silicio (PV) es que están hechas de un material que rara vez se encuentra en la naturaleza en la forma pura y elemental necesaria. Si bien no hay escasez de silicio en forma de dióxido de silicio (arena de la playa), se necesita enormes cantidades de energía para deshacerse del oxígeno  que está unido a él. Normalmente, los fabricantes funden dióxido de silicio a 1.500 o 2.000 grados Celsius en un horno de arco de electrodos. La energía necesaria para hacer funcionar dichos hornos fija un límite inferior fundamental en el costo de producción de las células fotovoltaicas de silicio y también se suma a las emisiones de gases de efecto invernadero a partir de su fabricación.

Las perovskitas –una clase amplia de materiales en los que las moléculas orgánicas hechas en su mayoría de uniones de carbono e hidrógeno con un metal, tal como plomo, y un halógeno, tal como el cloro, en un cristal tridimensional en forma de celosía– puede hacerse de forma mucho más barata y con menos emisiones. Los fabricantes pueden mezclar lotes de soluciones líquidas y luego depositar las perovskitas como películas delgadas sobre superficies de prácticamente cualquier forma, no es necesario un horno. La película en sí pesa muy poco.

Así pues, dichas características eliminan la segunda gran limitación de las células solares de silicio, que es su rigidez y peso. Las células fotovoltaicas de silicio funcionan mejor cuando son planas y están alojadas en paneles grandes y pesados. Pero esos paneles hacen que las instalaciones a gran escala sean muy caras, que es, en parte, por las que normalmente se les ve en los techos y grandes "granjas" solares.

La tercera limitación importante de las células solares convencionales es su eficiencia de conversión de potencia, que ha permanecido pegada al 25 por ciento durante 15 años. Cuando fueron descritas por primera vez, las perovskitas ofrecían una eficiencia mucho menor. En 2009, las células de perovskita hechas de plomo, yoduro y metilamonio convertían menos del 4 por ciento de la luz solar que los golpeaba en electricidad. Pero el ritmo de mejora en las perovskitas ha sido fenomenal, gracias en parte al hecho de que son posibles miles de diferentes composiciones químicas dentro de esta clase de material. Para el año 2016, la eficiencia de células solares de perovskita estaban por encima del 20 por ciento, una mejora de cinco veces en solo siete años y una impresionante duplicación de la eficiencia en tan solo los últimos dos años. Ahora están comercialmente competitivas con las células fotovoltaicas de silicio y los límites de la eficiencia de las perovskitas podría ser mucho más alto todavía. Mientras que la tecnología fotovoltaica de silicio ya está madura, la de la perovskita continúa mejorando rápidamente.

Los investigadores todavía tienen que responder a algunas preguntas importantes sobre las perovskitas, tales como cuán duraderas serán cuando sean expuestas por años a la intemperie y cómo industrializar su producción para producir las cantidades lo suficientemente grandes como para competir con las obleas de silicio en el mercado global. Pero incluso una relativamente pequeña cantidad inicial de estas nuevas células podrían ser importante para llevar energía solar a lugares remotos que aún no están conectados a ninguna red eléctrica. Cuando se combina con la tecnología de baterías emergentes, las células solares de perovskita podrían ayudar a transformar la vida de 1,2 millones de personas que actualmente carecen de electricidad (vea "Baterías de nueva generación").