Celdas solares subacuáticas logran funcionar a 10 metros bajo la superficie del océano

Científicos de la Universidad de Yunnan (China) han llevado las células solares a nuevas profundidades, demostrando que pueden funcionar a 10 metros bajo la superficie del Mar de China Meridional.

El estudio, publicado en la revista 'Joule de Cell Press', revela que las células solares podrían generar 324 megavatios-hora de energía, es decir, suficiente para cargar baterías de iones de litio, al sumergirse durante dos horas y funcionar de forma continua a 10 metros de profundidad durante aproximadamente 5,5 años. Estos hallazgos sugieren que las células solares submarinas podrían alimentar sensores, cámaras y sistemas de comunicación sumergidos lejos de la costa.

"Se han publicado muy pocos estudios sobre células solares subacuáticas, y todos ellos se centran en profundidades de agua muy someras, de tan solo dos metros o menos, un escenario que dista mucho de satisfacer las necesidades de una aplicación práctica", comenta el autor Wen-Hua Zhang, de la Universidad de Yunnan y la Escuela de Posgrado Unida del Sudoeste en Kunming, China. "Este trabajo presenta la primera validación funcional de células solares sumergidas que operan prácticamente a una profundidad de agua de hasta unos 10 metros, ampliando enormemente su ámbito de aplicación."

Si bien las células solares llevan mucho tiempo proporcionando energía limpia para alimentar tecnologías terrestres, los investigadores han tenido dificultades para aprovechar la energía solar bajo el mar para el monitoreo de la acuicultura y otros usos, ya que la intensidad de la luz solar disminuye rápidamente en distancias cortas bajo el agua. Para superar este obstáculo, el equipo de Zhang desarrolló primero un sistema de laboratorio personalizado con filtros ópticos a medida para simular la iluminación submarina a diferentes profundidades.

Durante los experimentos de laboratorio, los investigadores determinaron que las células solares sumergibles que desarrollaron se encontraban entre las más eficientes con bandas prohibidas amplias, una característica que les permite absorber luz azul a naranja. Tras almacenar las células en una caja de guantes llena de nitrógeno durante 300 días, las células solares conservaron aproximadamente el 96% de su eficiencia inicial. Además, no mostraron prácticamente ninguna degradación después de 1.160 horas en condiciones simuladas a una profundidad de 10 metros, lo que sugiere una durabilidad excepcional bajo el agua.

A continuación, el equipo integró células solares de perovskita con robots submarinos, desplegándolas a una profundidad de 10 metros frente a las islas Weizhou, en el mar de China Meridional, para probar sus aplicaciones en condiciones reales. Según Zhang, las células mostraron una estabilidad operativa a largo plazo "excepcional".

"Lo que más nos sorprendió fue la enorme cantidad de energía eléctrica que generaron nuestros módulos de gran superficie en condiciones reales, a 10 metros de profundidad, durante tan solo dos horas", comenta Zhang. "Además, hemos logrado escalar desde células de laboratorio de área reducida hasta módulos de gran tamaño", agrega el experto. "La combinación de las investigaciones de laboratorio y los experimentos de campo proporciona pruebas sólidas del funcionamiento de la energía fotovoltaica subacuática".

En futuras investigaciones, el equipo de Zhang planea probar células solares de perovskita a mayores profundidades, investigando el límite de funcionamiento de las células solares subacuáticas y estableciendo protocolos de prueba estandarizados para la energía fotovoltaica subacuática.