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Tecnología Híbrida Desarrollada en el Instituto de Ciencia de los Materiales de Sevilla Combina Perovskita y Nanogenerador Triboeléctrico en Película de Menos de 100 Nanómetros, Alcanza Hasta 110 V por Gota y Amplía el Uso de la Energía de la Lluvia en Sensores, IoT y Circuitos de LED
Investigadores del Instituto de Ciencia de los Materiales de Sevilla desarrollaron un dispositivo híbrido de perovskita capaz de operar bajo sol y lluvia, generando hasta 110 V por gota y ampliando el uso de la energía de la lluvia en aplicaciones como IoT y sensores externos.
La Energía de la Lluvia Amplía la Eficiencia de Células de Perovskita en Condiciones Nubladas
El dispositivo fue creado por investigadores del Instituto de Ciencia de los Materiales de Sevilla, en España. La innovación permite que células solares de perovskita operen simultáneamente bajo luz solar y energía de la lluvia, superando limitaciones asociadas a condiciones nubladas.
Según comunicado a la prensa, la innovación deberá impulsar la implantación de la Internet de las Cosas y de sensores externos utilizados para monitorear estructuras y condiciones ambientales. La integración de la energía de la lluvia amplía la autonomía de estos sistemas en ambientes externos.
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Los avances en la tecnología de células solares permitieron la construcción de grandes plantas capaces de generar electricidad libre de carbono. Aún así, solo una fracción de la energía recibida del Sol es aprovechada, lo que motiva investigaciones con nuevos materiales.
Las perovskitas presentan eficiencias de conversión superiores a las de las células solares convencionales y bajo costo de producción. A pesar de ello, enfrentan problemas de confiabilidad, especialmente cuando están expuestas a variaciones ambientales prolongadas.
La Energía de la Lluvia y Película de 100 Nanómetros Protegen y Generan Electricidad
Para enfrentar estas limitaciones, los investigadores del ICMS desarrollaron un dispositivo híbrido con una película fina construida por tecnología de plasma. Esta película posee un grosor inferior a 100 nanómetros.
Como comparación, un cabello humano tiene, en promedio, 80,000 nanómetros de grosor. La diferencia evidencia el carácter extremadamente fino del recubrimiento aplicado sobre la célula solar de perovskita.
La película desempeña doble función. Actúa como encapsulante, protegiendo la composición química de la célula de perovskita, y aumenta la absorción de luz. Al mismo tiempo, funciona como superficie triboeléctrica, convirtiendo energía cinética en energía eléctrica.
Esta conversión permite aprovechar la energía de la lluvia. Al impactar la superficie, las gotas activan el mecanismo triboeléctrico, produciendo diferencia de potencial mensurable, incluso en condiciones sin incidencia solar directa.
La Energía de la Lluvia Atinge 110 V por Gota en Experimentos en el ICMS
En experimentos realizados en las instalaciones del ICMS, los investigadores observaron que una única gota de lluvia podría generar diferencia de potencial de 110 V. Este valor fue considerado suficiente para alimentar un pequeño dispositivo portátil.
La investigadora Carmen López afirmó, en comunicado a la prensa, que el trabajo combina tecnología fotovoltaica de células solares de perovskita con nanogeneradores triboeléctricos en configuración de película fina.
Según ella, la propuesta demuestra la viabilidad de implementar ambos sistemas de captación de energía en un único dispositivo. La combinación integra energía solar y energía de la lluvia en una misma estructura funcional.
Los resultados de la investigación fueron publicados en la revista Nano Energy, conforme a lo informado en el material divulgado. El estudio aborda transparencia, humectabilidad, microestructura y composición química de los encapsulantes de películas CFx para PSC.
Aplicaciones de la Energía de la Lluvia en IoT, Sensores y Megaestructuras
Las células solares convencionales presentan rendimiento reducido en días nublados. En regiones con períodos prolongados de lluvia, esta limitación puede dificultar la adopción amplia de la tecnología fotovoltaica tradicional.
Al desarrollar un sistema que funciona bajo sol y lluvia, los investigadores ampliaron las posibilidades de autonomía energética. La energía de la lluvia contribuye a mantener dispositivos activos incluso bajo condiciones climáticas adversas.
Los investigadores sugieren que el dispositivo puede alimentar circuitos de LED, incluso cuando inmersos en agua. También puede auxiliar paneles solares de perovskita a enfrentar fluctuaciones de temperatura y humedad.
El uso de la energía de la lluvia asociado a la protección ofrecida por la película fina puede beneficiar sensores externos instalados en megaestructuras, como puentes, y sensores ambientales destinados a la previsión del tiempo y la agricultura de precisión.
El sector de la Internet de las Cosas también deberá beneficiarse de la investigación. La capacidad de recolectar energía de la lluvia y luz solar en un único panel híbrido puede sustentar dispositivos distribuidos en ambientes externos por períodos prolongados.
En el artículo, los investigadores destacaron el potencial de los recubrimientos depositados por técnicas de plasma como solución multifuncional. Estos recubrimientos protegen dispositivos sensibles y desarrollan sistemas capaces de recolectar energía de diferentes fuentes ambientales.
Con la integración de la energía de la lluvia a las células de perovskita, el dispositivo híbrido busca superar limitaciones de confiabilidad y rendimiento asociadas a las variaciones climáticas, consolidando un enfoque combinado para generación de electricidad en ambientes externos.
Los resultados de la investigación fueron publicados en la revista Nano Energy .
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