Bajo el océano, las cosas no son tan brillantes.
Gran parte de los rayos del Sol rebotan directamente en la superficie del océano, y los que penetran en el agua son absorbidos y dispersados en distancias mucho más cortas que en el aire.
Por eso, cuanto más profundo llegas, más oscuro es.
Como tal, 32 pies (10 metros) bajo el agua es un lugar bastante inesperado para colocar paneles solares, nada menos.
Y, sin embargo, un equipo de científicos de la Universidad de Yunnan en China ha hecho precisamente eso.
Sus células solares submarinas, montadas a 10 metros (32 pies) debajo de la superficie del Mar de China Meridional, pudieron recolectar suficiente energía para cargar baterías de iones de litio en solo dos horas.
“Se han publicado 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, un escenario que está lejos de satisfacer los requisitos de aplicación práctica”, afirma Wen-Hua Zhang, de la Universidad de Yunnan.
“Este trabajo presenta la primera validación funcional de células solares sumergidas que funcionan prácticamente a una profundidad de agua de hasta unos 10 metros, ampliando enormemente su ámbito de aplicación”.
Estiman que las células solares podrían funcionar durante unos cinco años y medio y pronto podrían ser una forma viable de alimentar sensores, cámaras y sistemas de comunicaciones submarinos.
“Los dispositivos fuera de la red se implementan en diferentes profundidades de agua para respaldar diversas operaciones submarinas y exploraciones científicas”, señalan los autores.
“La energía fotovoltaica submarina, junto con otros métodos de generación de energía, puede suministrar electricidad a equipos como sensores y detectores submarinos estacionarios”.
Para aprovechar al máximo la poca luz que llega al agua, estas células solares son un poco diferentes de las células fotovoltaicas que, en 2025, representarán alrededor del 9 por ciento de la electricidad mundial.
Están hechos de perovskita de haluro de plomo, una especie de cristal semiconductor. Mientras creaban la perovskita, los investigadores mezclaron un polímero llamado clorhidrato de polihexametilenguanidina, que ayuda a atrapar aún más electrones en la célula.
El material resultante tiene una banda prohibida amplia. Esta es una característica importante porque la banda prohibida de una célula fotovoltaica determina qué longitudes de onda en el espectro de luz solar puede absorber el material.
Estas células submarinas fueron diseñadas específicamente para capturar el espectro de luz que llega a través de 5 a 10 metros de agua de mar: en su mayoría longitudes de onda más cortas, azul-verde (400 a 600 nm), ya que la mayoría de los rojos se pierden en aguas menos profundas.
El equipo primero perfeccionó sus diseños bajo condiciones oceánicas simuladas en un laboratorio, alcanzando una eficiencia de conversión de energía de casi el 35 por ciento, antes de llevarlos a una prueba en el gran azul.
“Hemos logrado pasar de células de laboratorio de área pequeña a módulos de gran tamaño”, afirma Zhang.
“La combinación de investigaciones de laboratorio y experimentos de campo proporciona pruebas sólidas del funcionamiento de la energía fotovoltaica submarina”.
Robots operados a distancia transportaron las células solares de 115 cm2 a profundidades de dos, seis y diez metros, frente a la costa de la isla Weizhou, en el Mar de China Meridional.
A dos metros, las células aprovecharon 1.416 milivatios-hora (mWh) de electricidad; a seis metros captaron 752 mWh; y a diez metros, 324 mWh.
Todas las baterías de iones de litio estaban cargadas con suficiente energía para iluminar un letrero LED.
Y si pueden hacer eso, tal vez eventualmente podrían alimentar una transmisión en vivo en un arrecife, o sistemas de comunicaciones, o estaciones de monitoreo acústico, o un hábitat humano submarino, todo bien escondido debajo de las olas.
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“Este trabajo allana el camino para el despliegue práctico de energía fotovoltaica de perovskita en entornos submarinos, ofreciendo una ruta prometedora hacia sistemas de energía marina autosostenibles y dispositivos submarinos autónomos”, concluyen los autores.
La investigación fue publicada en Joule.