Un equipo del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha desarrollado un dispositivo capaz de generar electricidad de forma simultánea a partir del sol y de la lluvia. El avance, liderado por el Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS) -centro mixto del CSIC y la Universidad de Sevilla- abre nuevas posibilidades para el desarrollo de sistemas electrónicos autónomos diseñados para operar en exteriores, incluso en condiciones climáticas adversas.
El sistema se basa en una lámina delgada, creada y patentada por el equipo investigador, que se deposita sobre celdas solares de perovskita. Esta lámina cumple una doble función: por un lado, protege y mejora la durabilidad de las celdas fotovoltaicas; por otro, convierte la energía cinética de las gotas de lluvia en electricidad mediante nanogeneradores triboeléctricos. Según los resultados del estudio, el impacto de una sola gota de lluvia puede generar más de 100 voltios, una tensión suficiente para alimentar pequeños dispositivos electrónicos portátiles.
Resolver uno de los grandes límites de la perovskita
Las celdas solares de perovskita de haluro están consideradas una de las tecnologías con mayor potencial para revolucionar la energía fotovoltaica por su alta eficiencia y bajo coste, frente al silicio convencional. Sin embargo, su inestabilidad frente a la humedad y otros factores ambientales ha sido hasta ahora uno de sus principales obstáculos para una implantación masiva.
Para superar este problema, el equipo del ICMS ha utilizado tecnología de plasma para crear un recubrimiento de unos 100 nanómetros de espesor. Este recubrimiento actúa como encapsulante químico, mejora ópticamente la absorción de luz y, al mismo tiempo, presenta una superficie triboeléctrica capaz de transformar la lluvia en energía eléctrica. Los ensayos realizados muestran, además, una alta estabilidad del material incluso tras inmersiones prolongadas en agua y bajo ciclos de estrés de humedad y temperatura.
“Nuestro trabajo propone una solución avanzada que combina la tecnología fotovoltaica de celdas solares de perovskita con nanogeneradores triboeléctricos en configuración de lámina delgada, demostrando así la viabilidad de implementar ambos sistemas de captación energética”, explica la investigadora del ICMS Carmen López.
Menos dependencia de baterías
El desarrollo apunta directamente a uno de los grandes retos de la electrónica actual: la dependencia de baterías convencionales, con su limitada vida útil y su impacto ambiental. Frente a la pérdida de eficiencia de los paneles solares en días nublados, el nuevo dispositivo plantea una simbiosis sol-lluvia que permitiría un funcionamiento continuo tanto en condiciones soleadas como lluviosas.
Las aplicaciones potenciales son amplias. Desde el propio CSIC se señala su interés para el Internet de las Cosas (IoT), incluyendo sensores ambientales y estructurales, estaciones meteorológicas, agricultura de precisión o infraestructuras de monitorización en ciudades inteligentes. También se contempla su uso en zonas remotas o de difícil acceso, como estaciones marinas o sistemas energéticos distribuidos.
“Su implementación en las conocidas como ciudades inteligentes es viable, ya que resisten condiciones climatológicas adversas y la presencia de lluvia, humedad y ciclos térmicos”, subraya el investigador del ICMS Fernando Núñez.
Investigación pública y financiación europea
El trabajo se enmarca en el proyecto 3DScavenegrs, financiado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC Starting Grant), y en el proyecto Drop Ener, cofinanciado con fondos Next Generation EU. Los resultados han sido publicados en la revista científica Nano Energy bajo el título Water-resistant hybrid perovskite solar cell – drop triboelectric energy harvester.
El nuevo dispositivo del CSIC permite generar electricidad tanto con la luz del sol como con el impacto de la lluvia, protege los paneles solares y facilita el funcionamiento continuo de pequeños aparatos en exteriores sin necesidad de baterías.