21 de septiembre de 2026- En un avance significativo para la energía renovable marina, investigadores de China y Suiza han demostrado con éxito células solares de perovskita capaces de operar a 10 metros por debajo de la superficie del océano, generando suficiente electricidad para cargar baterías de iones de litio bajo el agua. Los hallazgos, publicados el 11 de septiembre en la revista Cell PressJoule, representan la primera validación funcional de células solares sumergidas a una profundidad relevante para aplicaciones prácticas.
Más allá de las aguas poco profundas
Durante muchos años, la energía solar se ha utilizado en tierra en términos de células solares y tecnologías relacionadas, pero recolectar energía solar bajo el agua es muy complicado. La luz se debilita en el agua a un ritmo muy rápido, además aparecen varios colores de luz bajo el agua. Las pruebas anteriores sobre energía solar submarina se llevaron a cabo a una profundidad máxima de dos metros, lo que aún está lejos de ser realista en términos de aplicación real.
"Se han informado muy pocos estudios sobre células solares submarinas, y todos ellos se centran en profundidades de agua muy poco profundas, de sólo dos metros o menos", dijo Wen-Hua Zhang de la Universidad de Yunnan y la Escuela de Graduados Southwest United en Kunming, China, quien dirigió el estudio. "Este trabajo presenta la primera validación funcional de células solares sumergidas que funcionan prácticamente a una profundidad de agua de hasta unos 10 metros, lo que amplía enormemente su ámbito de aplicación".
El equipo de investigación, que también incluía investigadores del Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausana (EPFL), abordó el desafío mediante una estrategia de materiales y dispositivos centrada en células solares de perovskita de banda ancha.
Perovskitas de banda ancha: sintonización para la luz submarina
Los investigadores emplearon perovskitas de haluro de plomo con una banda prohibida de aproximadamente 1,96 eV, diseñadas específicamente para absorber el espectro de luz de azul a naranja que domina a profundidades de 5 a 10 metros. Una innovación clave fue la introducción del clorhidrato de polihexametilenguanidina (PHMG) como aditivo de cristalización. Este aditivo modula los niveles de energía dentro del material de perovskita, suprime la migración de iones de haluro, reduce la densidad de defectos y mejora la estabilidad de la red, factores críticos para una operación submarina duradera.
Para evaluar con precisión el rendimiento del dispositivo en condiciones sumergidas, el equipo desarrolló un sistema de laboratorio personalizado equipado con filtros ópticos personalizados para simular la iluminación bajo el agua a varias profundidades.
Impresionantes métricas de rendimiento
Los resultados han sido sorprendentes. Bajo una iluminación simulada a 10 metros de profundidad, las células solares de perovskita sumergidas lograron una eficiencia de conversión de energía del 34,71%. Con iluminación solar estándar AM 1,5G, las células alcanzaron una eficiencia del 17,08%, y los mejores dispositivos certificaron un 16,79%.
Los resultados de las pruebas de estabilidad fueron igualmente optimistas. Se descubrió que los paneles solares almacenados en una guantera llena de nitrógeno durante 300 días a temperatura ambiente mantenían alrededor del 96% de su eficiencia inicial. Además, no se encontró ninguna descomposición después de 1.160 horas de trabajo en condiciones simuladas que imitan la situación a una profundidad de 10 m. Además, mediante pruebas de envejecimiento acelerado se estimó que la vida útil del T80 era de 48.094 horas (o alrededor de 5,49 años) a 25 grados en un entorno sumergido simulado.
Del laboratorio al Mar de China Meridional
El equipo pasó de la validación de laboratorio a los estudios de campo. Prepararon módulos fotovoltaicos de perovskita de gran superficie y los integraron en la robótica submarina. Los sistemas fueron probados a 2, 6 y 10 metros en las aguas de las islas Weizhou en el Mar de China Meridional.
Los resultados obtenidos en el campo confirmaron los de los estudios de laboratorio con alta precisión. Las profundidades permitieron obtener electricidad por valor de 1.416 mWh a 2 metros durante 2 horas. A 6 metros, esa cifra se redujo a 752 mWh, y a 324 mWh a una distancia de 10 metros, suficiente para cargar baterías de iones de litio y encender LED.
"Lo que más nos sorprendió fue tanta energía eléctrica que nuestros módulos de gran área generaron en condiciones del mundo real a 10 metros de profundidad de agua durante sólo dos horas", dijo Zhang. "Además, hemos logrado escalar desde células de laboratorio de área pequeña hasta módulos de gran tamaño. La combinación de las investigaciones de laboratorio y los experimentos de campo proporciona pruebas sólidas del funcionamiento de la energía fotovoltaica submarina".
Un camino hacia la energía marina autosostenida
Este descubrimiento tiene consecuencias importantes en diversas áreas. Las células solares sumergidas en el agua pueden ser una fuente de energía independiente para herramientas sumergidas en el agua que se encargan de monitorear la acuicultura, sistemas de comunicación, embarcaciones submarinas autónomas y cámaras. Según Zhang, los dispositivos solares sumergidos pueden permitir que los submarinos y los vehículos submarinos autónomos alcancen distancias mucho más largas y misiones más duraderas que las actuales.
El estudio fue apoyado por el Yunling Scholar de la provincia de Yunnan y la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China. El equipo de Zhang planea continuar probando células solares de perovskita en aguas más profundas, investigando los límites operativos de la energía fotovoltaica submarina y estableciendo protocolos de prueba estandarizados para este campo emergente.
Dado que más del 70 % de la superficie del planeta está compuesta de agua, la extracción de energía solar escondida bajo el mar abre una enorme e impredecible vía de producción de energía verde. Sin embargo, los problemas pendientes, como la contaminación biológica y los impactos a largo plazo en la ecología marina, aún no se han resuelto, pero la demostración exitosa de células solares submarinas efectivas a 10 metros es un hito increíblemente importante hacia la creación de sistemas de energía marina autosuficientes.
