Un equipo del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla, centro mixto del CSIC y la Universidad de Sevilla, ha presentado un enfoque curioso y muy práctico: un mismo “sándwich” tecnológico capaz de extraer energía tanto de la luz solar como del impacto de las gotas de lluvia. La idea se apoya en dos piezas que ya existían por separado, pero que aquí se combinan en una configuración de película delgada: por un lado, una célula solar de perovskita para captar fotones; por otro, un nanogenerador triboeléctrico que convierte energía mecánica en electricidad cuando cae agua sobre la superficie.
El resultado, descrito en la revista Nano Energy por Fernando Núñez-Gálvez y colaboradores, es un dispositivo que busca algo muy concreto: mantener una producción eléctrica útil en situaciones reales, cuando el cielo cambia de humor y el sol no está siempre disponible. La investigación pone el foco en la “simetría” meteorológica: si hay sol, se produce electricidad por vía fotovoltaica; si llueve, se recupera parte de esa energía cinética que normalmente se desperdicia al golpear un panel.
Perovskitas: mucha eficiencia con un talón de Aquiles
Las perovskitas haluro llevan años llamando la atención porque absorben luz con mucha eficacia y se pueden fabricar con procesos potencialmente más simples y baratos que los del silicio. Si el silicio es como una encimera de granito, robusta y conocida, la perovskita se parece más a una madera técnica muy ligera: ofrece prestaciones excelentes, pero pide un buen barniz para sobrevivir a la intemperie.
Ese “barniz” es precisamente el gran problema. La degradación por humedad, oxígeno, calor y ciclos térmicos ha sido uno de los frenos para llevar estas células del laboratorio al exterior con garantías. En el campo, el panel no vive en una vitrina: sufre rocío, niebla, lluvia, cambios de temperatura día-noche, polvo, salitre en zonas costeras. En ese contexto, la estabilidad importa tanto como la eficiencia.
Una película ultrafina que protege y, a la vez, genera carga
La propuesta sevillana gira alrededor de un recubrimiento de unas 100 nanómetros depositado mediante técnicas de plasma. Para hacerse una idea, 100 nanómetros es un grosor miles de veces menor que un cabello humano: una capa casi “invisible” que, sin embargo, puede cambiar el comportamiento del conjunto. Según el trabajo, esa película cumple una doble función.
La primera es actuar como encapsulante: una barrera que protege químicamente a la perovskita frente a agentes externos y contribuye a mejorar su durabilidad. La segunda es convertir la propia superficie en una zona activa para la generación triboeléctrica. La triboelectricidad es el mismo fenómeno que te deja el pelo erizado al quitarte un jersey o que hace que un globo frotado se “pegue” a la pared: cargas eléctricas que aparecen por contacto y separación entre materiales. Aquí el “contacto” lo pone cada gota de lluvia al impactar, deformarse y retirarse.
El recubrimiento también se diseñó para gestionar aspectos como la transparencia y la humectabilidad (cómo se comporta el agua sobre la superficie). Es un equilibrio delicado: si la capa protege mucho pero bloquea luz, se pierde rendimiento fotovoltaico; si es muy transparente pero no sella bien, la perovskita queda expuesta.
¿De verdad una gota puede dar más de 100 voltios?
Uno de los datos más llamativos del estudio es la tensión máxima reportada: hasta 110 voltios por el impacto de una sola gota en el componente triboeléctrico, según los resultados publicados en Nano Energy. Conviene entender qué significa esto para no caer en malentendidos. Un voltaje alto no implica automáticamente gran potencia: la energía total depende también de la corriente disponible y del tiempo de entrega. Es como tener una pistola de agua con mucha presión pero poca cantidad: impresiona el chorro, pero no llena un cubo rápido.
Aun así, para electrónica de muy bajo consumo ese tipo de señales puede ser útil, sobre todo si se acondiciona con circuitos adecuados y se almacena en capacitores o microbaterías. El equipo indica que el sistema puede alimentar dispositivos simples como circuitos con LED de manera continua, lo que apunta a un escenario realista: no cargar un móvil con la lluvia, sino sostener sensores, balizas, pequeños emisores o electrónica distribuida en exteriores.
Resistencia al agua y a los ciclos de estrés ambiental
La investigación insiste en la robustez del recubrimiento en condiciones extremas, con ensayos que incluyen inmersión en agua y pruebas ligadas a ciclos de humedad-temperatura. En perovskitas, demostrar tolerancia a humedad y a cambios térmicos es clave porque muchas fallan por rutas químicas y estructurales que se aceleran con agua y calor. Si el encapsulado frena esas rutas, se gana vida útil; si, al mismo tiempo, la lluvia deja de ser un enemigo y pasa a ser una fuente energética secundaria, el argumento de uso en exteriores se refuerza.
Carmen López, investigadora del ICMS, resume la lógica del enfoque como una integración factible de ambos sistemas de captación energética en formato de película delgada. Fernando Núñez, también del ICMS, subraya la orientación hacia usos en infraestructuras distribuidas y escenarios con meteorología adversa.
Por qué puede interesar al Internet de las Cosas y a las “ciudades inteligentes”
La promesa más directa está en el Internet de las Cosas (IoT), que suele vivir de presupuestos energéticos diminutos. Un sensor de humedad, un medidor de calidad del aire o un detector de vibración en un puente no necesitan vatios constantes, sino pequeños “sorbos” de energía para medir, procesar y transmitir datos de vez en cuando. La dificultad es la logística: cambiar pilas en cientos o miles de nodos es caro y a veces inviable.
Aquí aparece el argumento “sol-lluvia” como un paraguas doble. En días soleados, la energía solar alimenta y recarga; en días lluviosos, el aprovechamiento de la lluvia puede aportar pulsos adicionales. Para una estación meteorológica rural o un sensor en un tejado, esa combinación se parece a tener dos fuentes de ingresos: cuando una flojea, la otra puede dar un empujón. El trabajo menciona aplicaciones que encajan con esa filosofía: sensores ambientales, monitorización estructural, agricultura de precisión y estaciones remotas, incluidas ubicaciones marinas donde la humedad y el salitre castigan a cualquier dispositivo.
En el contexto de smart cities, el dispositivo se imagina como apoyo para señalización, iluminación auxiliar autónoma o sistemas de monitorización que deben resistir lluvia y cambios térmicos. No es tanto una gran planta eléctrica, sino una tecnología pensada para el borde de la red, allí donde tirar cable o mantener baterías se vuelve un dolor de cabeza.
Qué queda por resolver para verlo fuera del laboratorio
El estudio también deja implícitas varias preguntas que suelen decidir el salto a producto. Una es la escalabilidad real del proceso de deposición por plasma en líneas industriales, manteniendo uniformidad y coste competitivo. Otra es la estabilidad a largo plazo bajo sol, UV, contaminación y abrasión, que en el mundo real pueden ser tan agresivas como la humedad. También importa cómo se integra el nanogenerador triboeléctrico con la electrónica de gestión energética: rectificación, almacenamiento, regulación y protección ante picos.
La etiqueta de “rain panels” o paneles de lluvia sirve como imagen mental, pero el valor final dependerá de métricas completas: potencia media en condiciones de lluvia típicas, rendimiento anual combinado, degradación tras miles de ciclos, compatibilidad con módulos de gran área, y coste por kilovatio-hora capturado en escenarios específicos. Aun con esas incógnitas, el mérito está en la idea de convertir un recubrimiento protector en una pieza activa que suma funcionalidad sin exigir un rediseño total del panel.