Gotas de lluvia en la superficie de una placa solar Omicrono
El invento español para generar energía con el sol y la lluvia: una lámina que protege y mejora la eficiencia de las placas solares
Crean una lámina con la que proteger las placas solares de la degradación y la suciedad, al mismo tiempo que impulsa su eficiencia con la lluvia.
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En España el sol es una de las principales fuentes de energía renovable, pero otros elementos como la lluvia podrían sumarse a la capacidad de generación eléctrica que tienen los parques solares de este país. Investigadores españoles han desarrollado una lámina que, además de proteger la placa solar, mejora su eficiencia y genera energía con el impacto de las gotas de lluvia.
Otros proyectos antes han planteado también esta cualidad, es decir, han creado nanogeneradores triboeléctricos que facilitan a los paneles aprovechar tanto el sol como la lluvia. Se suma a esta tendencia este equipo español con una lámina que ofrece hasta cuatro ventajas para las futuras células solares.
Se trata de un polímero de plasma que se fabrica con una tecnología de vacío de plasma: "es una técnica limpia, sostenible e industrialmente escalable", explica Fernando Núñez Gálvez, principal autor de la investigación de la Universidad de Sevilla en el Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS), un centro mixto entre el CSIC y la Universidad de Sevilla.
Dispositivo para generar energía con luz solar y lluvia Omicrono
Entrevistado por EL ESPAÑOL-Omicrono, este investigador explica que la lámina de 100 nanómetros se adhiere a las células fotovoltaicas de perovskita para protegerlas, impulsar su eficiencia, generar energía con el impacto de la lluvia, e incluso, censar los tipos de precipitaciones. Sus resultados se han publicado en la revista Science.
La energía de la lluvia
Aunque no es su única funcionalidad esta lámina, sí es la más llamativa, su respuesta triboeléctrica, es decir, el aprovechamiento de la electrificación que existe cuando dos materiales de diferente naturaleza se ponen en contacto. "Por ejemplo, cuando te tiras por un tobogán y se electrifica el pelo, eso es la triboelectrificación", indica Núñez.
Los investigadores utilizan este efecto físico para captar la energía cinética de las gotas de lluvia. La lámina es tribonegativa y las gotas de lluvia suponen ese segundo elemento que, al impactar contra la placa, el sistema de electrodos metálicos de la lámina recolectan la energía cinética que se produce.
Unos paneles solares mojándose con la lluvia. Omicrono
El proyecto aún se encuentra en una fase inicial de pruebas en laboratorio: "estamos obteniendo unos milivatios por centímetro cuadrado que puede parecer poco, porque da para encender unos pocos LEDs o un centelleo de LEDs, pero si tú lo extrapolas a un gran panel solar que tiene muchos nanogeneradores, las potencias totales son mayores", asegura este investigador.
Ese contacto con las precipitaciones resulta en una segunda funcionalidad, la capacidad de distinguir entre diferentes tipos de lluvia. El panel tiene una respuesta diferente, tal y como lo explica Núñez, "distinguimos perfectamente la señal del agua de lluvia que es la más intensa, posteriormente la de agua salina porque tiene cierta conductividad con los iones sal, y el agua destilada sería la que menos respuesta da."
De esta forma, el panel no se limita a servir como generador de electricidad para el consumo de los hogares o la industria, también ofrece esta triple utilidad para censar el clima y sus cambios.
Mejorando las placas de perovskita
La lámina encapsula la celda de perovskita para protegerla y potenciar su eficiencia. En vez de las populares placas solares de silicio que ya se encuentran ampliamente extendidas en el mercado y se pueden ver en los tejados de muchas casas en España, estos investigadores han trabajado con la tecnología que promete jubilar al silicio.
Fernando Núñez Gálvez trabajando en el laboratorio Omicrono
"Las celdas solares de perovskita también se están empezando a comercializar incluso ya a niveles más altos de escalabilidad, sobre todo en Asia. En Asia ya hay empresas propias de fabricación a larga escala", explica Núñez, "en Europa sí es cierto que esta tecnología está muy verde y nosotros somos de los pocos grupos que nos dedicamos a esto en España, prácticamente el único de triboeléctricos".
Prometen una mayor eficiencia a partir de una fabricación más barata y en láminas delgadas. Pero no todo son ventajas, estas placas son sensibles a las condiciones atmosféricas y los cambios climáticos, por lo que la lámina tiene un primer uso como barrera protectora de la placa para alargar su vida útil.
Al ser hidrofóbica, el agua impacta y se va. La gota rebota y podría volver a impactar en otro nanogenerador y volver a generar otra señal, pero en términos de autolimpieza, al tener un ángulo de contacto muy alto y ser omnifóbico, normalmente la suciedad no queda retenida. Por el contrario, otras placas van perdiendo eficiencia según se van ensuciando con el paso del tiempo o deteriorando.
En cuarto lugar, la lámina incrementa la efectividad de la placa al ser antirreflectante. "Por el índice de refracción, por cómo desvía la luz del sol, le llega más cantidad de luz a la perovskita y se maximiza un poco la efectividad de la placa", explica el investigador.
Dispositivo para generar energía con luz solar y lluvia Omicrono
Las placas de perovskita tienen otro problema, son como un sándwich de varias capas y la más externa es un polímero orgánico que no es compatible con muchos encapsulantes comerciales de silicona o resinas, nuestra capa de plasma de 100 nanómetros conseguimos compatibilizarla con otros encapsulantes.
Próximos pasos
Los siguientes pasos implicarían realizar ensayos en condiciones atmosféricas realistas y escalar la muestra, además de contar con la ayuda de otros grupos especialistas en la gestión de señales eléctricas, pues este equipo de investigación es experto en materiales.
![Suelo que genera electricidad.](["https:\/\/s3.elespanol.com\/2021\/09\/06\/omicrono\/tecnologia\/609950457_205939338_320x180.jpg"])
Este trabajo ha sido la tesis de Núñez, dirigida por Ana Isabel Borrás, quien es responsable de montar este laboratorio de generadores multifuente a través del proyecto Starting Grant, 3DSCavengers. "La idea era no solo tener energía de una única fuente de energía, sino de varias simultáneamente", se planteó la posibilidad de generar energía incluso de la humedad ambiental.
El trabajo de Fernando también se engloba dentro del proyecto Drop Ener de la Agencia Estatal de Investigación del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, que dirige Carmen López, otra de las directoras de la tesis de Núñez: "Es un proyecto liderado por mujeres", celebra el investigador.
