Apenas la radiación solar entra al océano, empieza a perderse: una parte se absorbe y otra se dispersa, y no todos los colores desaparecen al mismo ritmo. La luz roja se atenúa casi de inmediato, mientras que las longitudes de onda azules y verdosas logran penetrar bastante más. Por eso una célula solar diseñada para funcionar en la superficie, pensada para aprovechar todo el espectro visible, no es la opción más eficiente bajo el agua: hace falta un dispositivo optimizado específicamente para la porción del espectro que sobrevive a varios metros de profundidad. Cómo lograron que la perovskita sobreviva al agua salada © Freepik.
Un equipo liderado por Wen-Hua Zhang, de la Universidad de Yunnan y la Escuela de Posgrado Conjunta del Suroeste de China, desarrolló células solares de perovskita de haluro de plomo con una banda prohibida ancha de unos 1,96 electronvoltios, ajustada específicamente al espectro azul-naranja disponible bajo el agua. La clave técnica fue un aditivo llamado clorhidrato de polihexametilenguanidina (PHMG), que permite convertir el material de tipo p a tipo n, facilita la extracción de electrones, suprime la migración de iones de haluro y reduce la densidad de defectos en el cristal, todos factores que suelen deteriorar rápidamente el rendimiento de las perovskitas en ambientes húmedos, según el estudio publicado en la revista Joule . La prueba en el mar de China Meridional © Lan Lin Unsplash Antes de llevar el dispositivo al mar, el equipo construyó un sistema de laboratorio con filtros ópticos capaces de reproducir la iluminación submarina a distintas profundidades. Bajo esas condiciones simuladas equivalentes a 10 metros, la célula alcanzó una eficiencia de conversión del 34,71% de la luz que efectivamente llegaba hasta ella.
Después, los investigadores fabricaron módulos de mayor tamaño y los instalaron sobre robots submarinos, que probaron frente a las islas Weizhou, en el mar de China Meridional. Durante una prueba real de dos horas a 10 metros de profundidad, el módulo generó 324 miliwatios hora de electricidad, suficientes para cargar baterías de ion-litio. Un dato inesperado: cerca de la superficie es peor, no mejor Durante las pruebas a 2, 6 y 10 metros de profundidad, el equipo detectó algo contraintuitivo: cerca de la superficie, la interacción entre las olas y la luz solar generaba fluctuaciones de potencia mucho más marcadas. A mayor profundidad había menos radiación disponible en términos absolutos, pero la iluminación resultaba más uniforme gracias a la dispersión de la luz en el agua, una ventaja interesante para alimentar electrónica que necesita un suministro relativamente estable.
Cinco años y medio, proyectados, no comprobados El agua salada es un entorno particularmente hostil para cualquier dispositivo electrónico , y las perovskitas además tienen fama de degradarse rápido frente a la humedad. Tras 1.160 horas de funcionamiento bajo condiciones simuladas equivalentes a 10 metros, los dispositivos mostraron una degradación mínima, y en otra prueba distinta, después de 300 días almacenadas en atmósfera de nitrógeno, conservaron cerca del 96% de su eficiencia inicial. A partir de esos datos de degradación, el equipo estima una vida operativa de aproximadamente 5,5 años hasta llegar al 80% del rendimiento inicial, aunque se trata de una proyección estadística y no de un dispositivo que ya lleve ese tiempo funcionando de forma continua bajo el mar. Para qué serviría en la práctica Esta tecnología no busca reemplazar a los paneles solares flotantes , pensados para generar grandes volúmenes de electricidad desde la superficie.
El objetivo es mucho más puntual: alimentar sensores oceanográficos de temperatura, salinidad u oxígeno, cámaras, sistemas de comunicación, instalaciones acuícolas y vehículos submarinos autónomos, todos dispositivos de bajísimo consumo que hoy dependen de baterías que hay que sustituir o recargar periódicamente. El próximo paso del equipo es determinar hasta qué profundidad sigue siendo útil este tipo de generación, y establecer protocolos estandarizados que permitan comparar de forma consistente la eficiencia y durabilidad de distintas células solares submarinas.