La búsqueda de fuentes de energía autónomas para sensores y dispositivos al aire libre ha llevado a una solución innovadora: un dispositivo híbrido basado en perovskitas capaz de aprovechar simultáneamente la radiación solar y la energía cinética de las gotas de lluvia. Un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS), centro conjunto del CSIC y la Universidad de Sevilla, ha creado una película ultrafina que actúa a la vez como encapsulante y como superficie capaz de generar corriente cuando el agua impacta sobre ella.
La novedad radica en integrar dos mecanismos de captura energética en una sola capa: por un lado, la tradicional conversión fotovoltaica de las celdas de perovskita; por otro, la conversión triboeléctrica derivada del choque de gotas, que produce diferencias de potencial sorprendentes con un diseño adecuado. Esta estrategia responde a la necesidad de mantener suministro eléctrico en condiciones climáticas variables y amplía la aplicabilidad de materiales de alta eficiencia y bajo coste.
Cómo funciona la película híbrida
La capa desarrollada por el equipo sevillano se deposita mediante tecnología de plasma y tiene un espesor inferior a 100 nanómetros. Esa dimensión extremadamente reducida permite que la película cumpla varias funciones: protege la química perovskita, mejora la absorción de luz y actúa como una superficie triboeléctrica, es decir, que transforma la energía mecánica de la lluvia en energía eléctrica.
La combinación de estas propiedades hace posible que un solo elemento aporte resistencia y generación de energía complementaria.
Protección y eficiencia
Como encapsulante, la película reduce la degradación habitual de las celdas perovskita frente a humedad y cambios térmicos, dos de los principales desafíos para su uso en exteriores. Al mismo tiempo, su microestructura y composición química aumentan la captación de fotones, lo que incrementa la eficiencia fotovoltaica en comparación con celdas no recubiertas.
Generación eléctrica con gotas
En las pruebas realizadas, una sola gota de agua fue capaz de generar una diferencia de potencial de hasta 110 V, un valor suficiente para alimentar pequeños aparatos portátiles y, sobre todo, para mantener circuitos de bajo consumo como los de sensores remotos. Este rendimiento proviene del efecto triboeléctrico combinado con el diseño de la superficie y su interacción con el agua.
Aplicaciones prácticas y ventajas
El enfoque híbrido abre posibilidades para dispositivos que requieren autonomía energética en entornos exteriores: sensores estructurales en puentes o edificios, estaciones meteorológicas, redes de Internet de las cosas (IoT) distribuidas y sistemas de agricultura de precisión. En regiones con periodos prolongados de nubosidad o lluvia frecuente, la capacidad de convertir la energía de las gotas en electricidad reduce la dependencia exclusiva de la radiación solar y mejora la fiabilidad del suministro.
Uso en entornos húmedos
Además de generar energía bajo la lluvia, la película permite que circuitos LED y otros componentes electrónicos funcionen incluso cuando están parcialmente inmersos o expuestos a humedad, gracias a su naturaleza protectora. Esa doble función (protección y generación) simplifica la integración en paneles y módulos destinados a exteriores, evitando soluciones de encapsulado adicionales y costosas.
Implicaciones para la industria y próximos pasos
Los investigadores subrayan que la técnica de deposición por plasma para crear recubrimientos multifuncionales es una vía práctica para desarrollar paneles híbridos —a veces denominados «paneles de lluvia»— que recolecten energía de fuentes ambientales diversas. Esto podría acelerar la implantación de sensores autónomos en infraestructuras críticas y en redes de monitoreo ambiental, donde la disponibilidad de energía local es un factor limitante.
Desde el punto de vista industrial, la combinación de perovskitas (valorizadas por su eficiencia y bajo coste) con superficies triboeléctricas aporta una solución escalable para aumentar la autonomía energética sin necesidad de baterías de gran capacidad. Los retos futuros incluyen optimizar la durabilidad a largo plazo de los recubrimientos, adaptar la geometría para distintos climas y mejorar la integración con electrónica de potencia para aprovechar el voltaje generado por las gotas.
En conjunto, este avance ilustra cómo la química de materiales y las técnicas de superficie pueden converger para crear sistemas energéticos más resilientes: un dispositivo híbrido que no solo protege a las celdas más sensibles, sino que también transforma la lluvia en una fuente de energía complementaria, ampliando las oportunidades para aplicaciones fuera de la red y la expansión del IoT en exteriores.
