por Universidad de Sevilla: una novedosa tecnología de película delgada permite que los paneles solares generen electricidad tanto a partir de la luz solar como de las gotas de lluvia.
Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS), centro conjunto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Sevilla (EE.UU.), han creado un dispositivo híbrido que puede generar energía a partir de la luz solar y la lluvia al mismo tiempo.
En el núcleo del sistema se encuentra una fina película patentada que protege las células solares de perovskita y mejora su durabilidad, incluso en condiciones climáticas adversas. La misma película también permite a los nanogeneradores producir más de 100 voltios a partir del impacto de una sola gota de lluvia, suficiente para alimentar pequeños dispositivos electrónicos portátiles.
Las células solares de perovskita de haluro están hechas de materiales cristalinos sintéticos que absorben la luz solar de manera muy eficiente. Si bien el silicio sigue siendo el material dominante en la tecnología solar, las perovskitas se consideran una alternativa prometedora porque combinan un alto rendimiento con menores costos de producción.
Protección recubierta de plasma con recolección de energía
Un desafío importante con las células de perovskita es su tendencia a degradarse bajo estrés ambiental. Para abordar esto, el equipo de ICMS utilizó plasma tecnología para depositar una capa protectora de unos 100 nanómetros (aproximadamente 0,000004 pulgadas) de espesor sobre las células.
Este recubrimiento cumple dos funciones clave. Actúa como una capa protectora que protege químicamente el material y al mismo tiempo mejora su capacidad para absorber la luz. Al mismo tiempo, tiene una superficie triboeléctrica (que genera carga eléctrica mediante fricción o contacto) que convierte la energía de las gotas de lluvia que caen en electricidad utilizable.
Las pruebas muestran que el material puede generar hasta 110 voltios con el impacto de una sola gota de lluvia, suficiente para hacer funcionar pequeños dispositivos portátiles. El recubrimiento se puede producir utilizando métodos escalables y sostenibles. También permanece estable en condiciones extremas, incluida la inmersión total en agua. Además, puede alimentar continuamente componentes electrónicos simples, como circuitos LED, y ayuda a los paneles solares a soportar ciclos de estrés por humedad y temperatura.
“Nuestro trabajo propone una solución avanzada que combina la tecnología fotovoltaica de células solares de perovskita con nanogeneradores triboeléctricos en una configuración de película delgada, demostrando así la viabilidad de implementar ambos sistemas de captación de energía”, explica Carmen López, investigadora del ICMS.
Una solución para la generación continua de energía
Las baterías tradicionales tienen limitaciones y los paneles solares pierden eficiencia bajo cielos nublados. Este nuevo enfoque aprovecha tanto el sol como la lluvia para proporcionar un suministro de energía más constante. El objetivo es permitir que los dispositivos portátiles e inalámbricos funcionen continuamente en condiciones climáticas cambiantes.
Los investigadores dicen que la tecnología podría beneficiar a una amplia gama de aplicaciones de Internet de las cosas (IoT), incluidos sensores ambientales que monitorean la humedad, las precipitaciones y la contaminación, así como sensores estructurales para puentes y edificios, estaciones meteorológicas y sistemas de agricultura de precisión.
“Su implementación en las llamadas ciudades inteligentes es factible, como en señalización, iluminación auxiliar autónoma o monitorización, ya que puede soportar condiciones climáticas adversas y presencia de lluvia, humedad y ciclos térmicos. También sería aplicable para estructuras de energía distribuida en zonas remotas, inaccesibles o aisladas, como estaciones marinas”, afirma el investigador del ICMS Fernando Núñez.
Hacia sistemas autónomos para exteriores
Esta investigación presenta una nueva estrategia para construir sistemas electrónicos duraderos y autoalimentados diseñados para entornos al aire libre.
“Nuestra investigación destaca el potencial de los recubrimientos depositados mediante técnicas de plasma como solución multifuncional que protege dispositivos energéticos sensibles y desarrolla sistemas capaces de recoger energía de diferentes fuentes ambientales, como los paneles híbridos solar-lluvia, conocidos como rain paneles”, concluyen los investigadores.
Los resultados se obtuvieron gracias al proyecto 3DScavenegrs, financiado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC Starting Grant), y al proyecto Drop Ener, cofinanciado con fondos Next Generation, que han permitido avanzar en el desarrollo de nanogeneradores triboeléctricos a partir de gotas de lluvia protegidos por la patente Energy Harvesting Device.
