Un equipo de investigación del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS) en España ha desarrollado un nuevo tipo de célula solar de perovskita híbrida capaz de generar energía eléctrica utilizando tanto la luz solar como las gotas de lluvia. Este dispositivo combina el efecto fotovoltaico y el efecto triboeléctrico: el componente de perovskita se encarga de convertir la radiación solar en electricidad, mientras que el impacto de las gotas de lluvia genera energía adicional a través de un mecanismo triboeléctrico.
El efecto triboeléctrico ocurre cuando dos materiales diferentes entran en contacto y luego se separan, provocando una transferencia de electrones y una diferencia de carga que genera voltaje. Cuando las gotas de agua impactan en una superficie polimérica específica, este efecto puede ser capturado por electrodos como un pulso eléctrico. La clave de la investigación radica en una capa de polímero fluorado (capa CFₓ), que encapsula y protege la capa de perovskita de la humedad, mejora la hidrofobicidad y, al mismo tiempo, mantiene las propiedades triboeléctricas. Esta capa tiene una transparencia óptica superior al 90%, asegurando que el rendimiento fotovoltaico no se vea afectado.
La capa CFₓ se deposita en un entorno de vacío mediante tecnología de plasma a temperatura ambiente, casi sin alterar la eficiencia de la célula solar, logrando una eficiencia óptima del 17,9%. Para la generación de energía triboeléctrica, el equipo optimizó la composición química de la capa CFₓ; en una variante, el dispositivo impulsado por gotas de lluvia alcanzó un voltaje de circuito abierto de hasta 110 V y una densidad de potencia máxima de aproximadamente 4 mW/m².
En una configuración híbrida, el sistema alcanzó una densidad de corriente de cortocircuito de 11,6 mA/m² bajo una iluminación de 0,5 soles, con un pico de voltaje máximo por impacto de gota de lluvia de hasta 12 V. En una demostración, la célula solar de perovskita híbrida cargó un supercondensador y, junto con un convertidor elevador, permitió el funcionamiento continuo de una tira de LEDs rojos. La velocidad de carga depende principalmente de la célula solar, mientras que el generador triboeléctrico proporciona energía complementaria; sin embargo, las perspectivas de aplicación a gran escala aún requieren una evaluación más profunda.
Esta investigación forma parte del proyecto 3DScavengers, financiado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC Starting Grant), y del proyecto Drop Ener, cofinanciado por los fondos Next Generation de la Unión Europea. Los resultados se han publicado en la revista Nano Energy.
