- La célula solar submarina puede funcionar a 10 metros de profundidad en el Mar del Sur de China, superando el límite anterior.
- Esta tecnología puede proporcionar una fuente de energía confiable y a largo plazo para sistemas marinos remotos.
- Las células diseñadas específicamente muestran una durabilidad excepcional en condiciones simuladas.
- Los desafíos futuros incluyen lograr un equilibrio entre alta durabilidad y transmisión de luz.
Investigadores de la Universidad de Yunnan y el Instituto de Investigación Conjunto del Suroeste han logrado demostrar una célula solar submarina funcional que puede operar a una profundidad de 10 metros (aproximadamente 33 pies) en el Mar del Sur de China. Este logro rompe el límite anterior. Los intentos anteriores de recolectar energía solar bajo el agua en aguas poco profundas de menos de 2 metros fracasaron, a pesar de que la luz solar aún era abundante, pero las aplicaciones prácticas eran relativamente escasas. Con una vida útil estimada de aproximadamente 5.5 años, esta tecnología podría finalmente proporcionar una fuente de energía confiable y a largo plazo para sistemas marinos remotos. La investigación muestra que los sistemas fotovoltaicos submarinos podrían proporcionar una fuente de energía viable para sensores submarinos, cámaras y hardware de comunicación.
El autor del estudio, Zhang Wenhua, declaró: "Los informes de investigación sobre células solares submarinas son extremadamente escasos, y la investigación existente se centra en aguas muy poco profundas de solo 2 metros, un escenario que está lejos de satisfacer las necesidades prácticas". Añadió: "Este trabajo ha logrado por primera vez la verificación funcional de una célula solar submarina a una profundidad de aproximadamente 10 metros, ampliando enormemente su rango de aplicación".
Avance tecnológico de las células solares submarinas
Las células solares comerciales de silicio estándar están diseñadas para capturar una amplia gama de luz solar terrestre, especialmente los infrarrojos. Bajo el agua, las células de silicio pierden la mayor parte de su eficiencia. Generalmente, las células solares submarinas tienen dificultades para recolectar energía debido al rápido decaimiento de la intensidad de la luz bajo el agua, lo que representa un obstáculo para aplicaciones de monitoreo marino como la acuicultura. Para resolver este problema, el equipo de Zhang diseñó células solares de banda ancha optimizadas para capturar las longitudes de onda de luz azul a naranja que penetran mejor en las aguas marinas. Al capturar la luz ambiental bajo la superficie, las células solares submarinas ofrecen una solución transformadora para las limitaciones de energía de la tecnología marina a largo plazo.
Estas células, a una profundidad de 10 metros, generaron 324 mWh de energía en solo dos horas, suficiente para cargar una batería de iones de litio estándar. Las células solares submarinas proporcionan una fuente de energía autosuficiente adecuada para sensores ambientales, cámaras de monitoreo y hardware de comunicación en entornos alejados de la costa, eliminando la necesidad de costosas conexiones por cable y el inconveniente de reemplazar baterías con frecuencia.
En pruebas bajo condiciones simuladas, estas células diseñadas específicamente mostraron una durabilidad excepcional, manteniendo aproximadamente el 96% de su eficiencia después de 300 días de almacenamiento. Además, el prototipo de célula mostró una degradación casi nula durante 1,160 horas a una profundidad simulada de 10 metros. Zhang señaló: "Lo más sorprendente para nosotros fue que nuestro módulo de gran área generó tanta energía en solo dos horas en condiciones reales a 10 metros de profundidad. Además, hemos logrado la transición desde células de laboratorio de pequeña área a módulos de gran tamaño. La combinación de investigación de laboratorio y experimentos de campo proporciona una evidencia sólida para la operación de la fotovoltaica submarina".
Desafíos futuros y direcciones de desarrollo
Uno de los desafíos futuros es que estas células deben lograr un equilibrio entre alta durabilidad y transmisión de luz clara para mantener su efectividad a largo plazo. Además, el despliegue de la energía solar submarina debe superar condiciones extremas como la corrosión por sal, la alta presión y la infiltración de agua. A continuación, el equipo planea adentrarse en la oscuridad, probando cuán profundo puede penetrar la tecnología solar, al tiempo que sienta las bases para protocolos de prueba estandarizados para la fotovoltaica submarina. La investigación ha sido publicada en la revista Joule.
Proyecto Especificaciones Profundidad del agua 10 metros Producción de energía 324 mWh Mantenimiento de la eficiencia Aproximadamente 96% Tiempo de almacenamiento 300 días Tiempo de funcionamiento 1,160 horas
Potencial de aplicación y desafíos de las células solares submarinas
El exitoso desarrollo de las células solares submarinas marca un gran avance en la tecnología marina, especialmente en el suministro de energía en áreas remotas. Esta tecnología no solo resuelve las limitaciones del suministro de energía tradicional, sino que también proporciona un soporte de energía duradero para sensores y equipos de monitoreo submarinos. Sin embargo, frente a los desafíos de entornos extremos, como la corrosión por sal y la alta presión, el trabajo de investigación y desarrollo futuro necesitará encontrar el mejor equilibrio entre durabilidad y eficiencia de transmisión de luz, lo cual es crucial para la aplicación práctica de la tecnología.