Un equipo de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC)-BarcelonaTech ha adaptado células solares de kesterita para la captación de energía en interiores, con eficiencias publicadas del 15,1% y valores de hasta alrededor del 18% en dispositivos aleados bajo iluminación LED. El trabajo se enmarca en el proyecto LEKPV, orientado a aplicaciones de fotovoltaica de interior (IPV) para sensores del internet de las cosas (IoT), dispositivos de edificios inteligentes y electrónica de baja potencia.
Las tecnologías solares comerciales actuales ofrecen buen rendimiento en exteriores, pero presentan limitaciones cuando se utilizan en espacios cerrados. La fotovoltaica de interior sigue siendo costosa en algunos casos, puede incorporar materiales tóxicos y a menudo sufre degradación con el tiempo, lo que restringe su despliegue en un contexto de aumento de dispositivos conectados.
Los materiales de kesterita se plantean como una alternativa por su abundancia, menor toxicidad comparativa y estabilidad. Sin embargo, la iluminación LED de interior es mucho más débil que la luz solar y se concentra en el rango visible, por lo que los diseños optimizados para exterior no resultan adecuados sin ajustes específicos.
Ingeniería de kesteritas para luz LED interior
Según los resultados del proyecto publicados por el Servicio de Información Comunitario sobre Investigación y Desarrollo (Cordis, por sus siglas en inglés) de la Comisión Europea, el proyecto LEKPV combinó simulaciones avanzadas de dispositivos, fabricación de absorbedores mediante soluciones y una ingeniería específica de las células para estudiar y mejorar su comportamiento con luz de interior. El equipo analizó el intervalo de banda prohibida más adecuado y los principales mecanismos de pérdida bajo iluminación LED.
En la parte experimental, los investigadores desarrollaron tintas moleculares y rutas concretas de procesado en solución para depositar absorbedores de kesterita sobre superficies. También modificaron la composición de estos materiales, entre otras vías mediante la incorporación de aleaciones con germanio, con el objetivo de mejorar sus propiedades globales.
Otra línea de trabajo se centró en optimizar la interfaz de los absorbedores, es decir, la zona en la que la capa que capta la luz entra en contacto con otras capas del dispositivo. Esta mejora buscaba elevar el rendimiento en condiciones de baja iluminación, propias de aplicaciones en interiores.
Fotovoltaica de interior para IoT y dispositivos inteligentes
Uno de los resultados publicados del proyecto fue una célula solar de kesterita para interiores con una eficiencia del 15,1%. Los dispositivos aleados alcanzaron eficiencias de hasta aproximadamente el 18% en condiciones LED, una cifra que el coordinador de LEKPV, Edgardo Saucedo, científico sénior de la UPC-BarcelonaTech, sitúa como la más alta comunicada hasta ahora a escala mundial para esta tecnología. Saucedo sostiene que LEKPV ha mostrado el potencial de las células solares de kesterita para la fotovoltaica de interior cuando se ajustan la banda prohibida y las propiedades relacionadas con defectos a la iluminación LED. La tecnología, no obstante, todavía no está lista para su despliegue comercial inmediato.
Los resultados son relevantes para sensores IoT autoalimentados, dispositivos de edificios inteligentes y electrónica de bajo consumo, ámbitos en los que la reducción o sustitución de baterías desechables constituye un factor de interés para el mercado. El proyecto también subraya que la captación de luz en interiores requiere diseños de materiales, protocolos de ensayo y optimización de dispositivos específicos, en lugar de trasladar directamente conceptos desarrollados para la energía solar exterior.
Las siguientes fases previstas se orientan a mejorar la eficiencia, la reproducibilidad y la estabilidad operativa de los dispositivos, además de avanzar desde células de área reducida hacia minimódulos y demostradores. El equipo del proyecto prevé refinar la composición del absorbedor, reducir pérdidas asociadas a defectos, mejorar las interfaces y validar los dispositivos en entornos interiores reales.
LEKPV recibió financiación del programa Acciones Marie Skłodowska-Curie (MSCA), con una contribución de la Unión Europea de 165.312,96 euros. El proyecto, coordinado por la Universitat Politècnica de Catalunya, se inició en abril de 2024 y finalizó en marzo de 2026.