La energía solar se sumerge: nuevas células funcionan incluso a 10 metros bajo la superficie del océano.
- 🌊 Funcionamiento demostrado hasta 10 m bajo el mar.
- ☀️ Perovskita adaptada a la luz azul y naranja disponible bajo el agua.
- ⚡ 324 mWh generados durante una prueba de dos horas.
- 🔋 Energía suficiente para cargar pequeñas baterías de ion-litio.
- 🤖 Integración real en robots submarinos.
- ⏱️ Vida operativa estimada de unos 5,5 años a 10 m.
¿Por qué importa?
Buena parte de los equipos que estudian los océanos depende de baterías que deben sustituirse o recargarse, cables conectados a la superficie o sistemas energéticos pensados para misiones limitadas. Un equipo de investigadores chinos ha demostrado que una célula fotovoltaica especialmente diseñada puede aprovechar la escasa luz disponible a 10 m bajo el mar y transformarla en electricidad.
No se plantea llenar el fondo marino de paneles solares. La aplicación es bastante más concreta —y probablemente más útil—: proporcionar pequeñas cantidades de energía a sensores ambientales, cámaras, sistemas de comunicación, instalaciones acuícolas y vehículos submarinos autónomos.
Llevar la fotovoltaica donde un panel convencional tendría poco que hacer
El problema de generar electricidad solar bajo el agua empieza por la propia física de la luz.
Al penetrar en el océano, parte de la radiación solar es absorbida y otra parte se dispersa. Además, las distintas longitudes de onda desaparecen a ritmos diferentes. La luz roja se atenúa rápidamente, mientras que las longitudes de onda azuladas y verdosas penetran bastante más.
Por eso una célula fotovoltaica diseñada para trabajar en superficie no necesariamente es la mejor opción bajo el agua.
El equipo encabezado por investigadores de la Universidad de Yunnan, en China, abordó precisamente esa diferencia. Desarrolló células solares de perovskita de banda prohibida ancha adaptadas al espectro luminoso que permanece disponible bajo el agua.
En otras palabras: en vez de intentar captar toda la radiación solar que aprovecharía un panel convencional, el dispositivo está optimizado para sacar partido de la parte del espectro que realmente consigue atravesar varios metros de agua.
Primero recrearon el océano dentro del laboratorio
Antes de llevar las células al mar, los investigadores necesitaban saber cómo responderían a distintas profundidades.
Construyeron un sistema experimental con filtros ópticos capaces de reproducir las condiciones de iluminación submarina. Así pudieron estudiar qué materiales y configuraciones fotovoltaicas funcionaban mejor cuando la cantidad y composición de la luz cambiaban.
Las células de perovskita de banda ancha destacaron especialmente por su capacidad para aprovechar aproximadamente la región azul-naranja del espectro disponible en esas condiciones.
Hay otro dato interesante. Bajo iluminación simulada correspondiente a unos 10 m de profundidad, análisis posteriores del trabajo sitúan la eficiencia de conversión en torno al 35 % de la energía luminosa que realmente alcanzaba la célula.
Esta cifra necesita contexto. No significa que un panel submarino produzca más electricidad que un panel de silicio instalado a pleno sol. Bajo el agua llega muchísima menos energía solar. El porcentaje indica que el dispositivo puede aprovechar con bastante eficacia la pequeña cantidad de radiación que consigue llegar hasta él.
De una célula de laboratorio a un robot en el mar
Aquí está probablemente la parte más relevante del trabajo.
Los investigadores no se limitaron a iluminar pequeñas células dentro de un laboratorio. Fabricaron módulos de mayor superficie y los instalaron sobre robots submarinos utilizados en pruebas frente a las islas Weizhou, en el mar de China Meridional.
Los dispositivos fueron probados a diferentes profundidades, llegando hasta los 10 m.
Durante una prueba real de dos horas a esa profundidad, el módulo produjo 324 mWh de electricidad, energía que pudo utilizarse para cargar baterías de ion-litio.
La producción es pequeña si se compara con cualquier instalación fotovoltaica terrestre. Pero tampoco intenta competir con ella.
Un sensor oceanográfico puede necesitar cantidades de electricidad radicalmente inferiores a las de una vivienda. Si además combina generación fotovoltaica con una pequeña batería, podría acumular energía durante las horas de luz y utilizarla posteriormente.
Un detalle inesperado: las olas pueden ser más problemáticas cerca de la superficie
La lógica podría llevar a pensar que cuanto más cerca esté una célula de la superficie, mejores serán siempre sus condiciones de funcionamiento. Hay más luz, desde luego. Pero aparece otro fenómeno.
Durante las pruebas realizadas a 2 m, 6 m y 10 m, los investigadores observaron importantes fluctuaciones de potencia cerca de la superficie debido a la interacción entre las olas y la luz solar.
A mayor profundidad había menos radiación disponible, aunque la iluminación podía resultar más uniforme debido a la dispersión de la luz en el agua.
Eso no compensa la pérdida de irradiancia —a 10 m la energía obtenida fue inferior a la registrada a 2 m—, pero puede ser interesante para sistemas electrónicos que necesitan una alimentación relativamente estable.
La durabilidad puede decidir si esta idea tiene futuro
El agua salada es uno de los entornos más agresivos imaginables para un dispositivo electrónico. Humedad, sales, corrosión, presión y crecimiento de organismos marinos complican enormemente cualquier instalación permanente.
Y las perovskitas tienen además un historial conocido de problemas de estabilidad frente a la humedad.
Por eso los ensayos de durabilidad son tan importantes como la generación eléctrica.
Tras 1.160 horas de funcionamiento bajo condiciones simuladas equivalentes a 10 m, los dispositivos mostraron una degradación muy reducida. En otra prueba, después de permanecer almacenadas durante 300 días en una atmósfera de nitrógeno, las células conservaron aproximadamente el 96 % de su eficiencia inicial.
A partir de los ensayos submarinos de larga duración, los investigadores estiman una vida operativa de aproximadamente 5,5 años hasta alcanzar el 80 % del rendimiento inicial.
Conviene insistir: no significa que haya una célula que lleve cinco años funcionando bajo el mar. Se trata de una proyección basada en los datos de degradación obtenidos experimentalmente.
Una pequeña fuente de energía para el Internet de las Cosas submarino
El potencial más interesante aparece al pensar en miles de pequeños dispositivos distribuidos por mares, costas y explotaciones acuícolas.
La oceanografía utiliza cada vez más sensores de temperatura, salinidad, oxígeno, pH, nutrientes, corrientes o contaminación, además de cámaras y sistemas acústicos.
También crece el interés por los vehículos submarinos autónomos y las redes de sensores capaces de intercambiar información.
Todos tienen un problema común: necesitan energía.
Una célula solar submarina no eliminaría necesariamente la batería. Podría cambiar su función. En lugar de constituir una reserva energética que termina agotándose, la batería actuaría como almacenamiento intermedio de un pequeño sistema renovable que se recarga cada día.
El concepto recuerda a lo ocurrido con estaciones meteorológicas remotas, boyas y otros equipos terrestres alimentados mediante pequeños módulos fotovoltaicos. La diferencia es que aquí la fuente energética viaja con el dispositivo bajo el agua.
No sustituirá a los paneles solares flotantes
Conviene diferenciar esta tecnología de la fotovoltaica flotante.
Los paneles instalados sobre embalses, lagos o incluso instalaciones marinas permanecen por encima de la superficie y reciben una irradiación solar elevada. Su objetivo puede ser generar megavatios de electricidad.
Estas células hacen prácticamente lo contrario: aceptan trabajar con una cantidad muy pequeña de luz para generar electricidad exactamente donde se necesita, debajo del agua.
Un parque fotovoltaico flotante busca alimentar hogares, industrias o la red eléctrica. La fotovoltaica submarina tendría sentido para alimentar electrónica de muy bajo consumo.
Son escalas y objetivos completamente diferentes.
Todavía queda por descubrir hasta dónde pueden bajar
Los 10 m alcanzados no representan necesariamente el límite físico de la tecnología.
Los investigadores quieren ahora determinar hasta qué profundidad puede seguir produciéndose una cantidad útil de electricidad. Conforme se desciende, la disponibilidad de luz se convierte inevitablemente en el factor limitante.
También quieren establecer protocolos normalizados para evaluar células fotovoltaicas submarinas. Es algo importante si diferentes laboratorios comienzan a trabajar en esta línea: eficiencia, estabilidad y degradación deberían medirse bajo condiciones comparables de profundidad, turbidez, salinidad, temperatura e iluminación.
Y queda otro enemigo especialmente incómodo: el biofouling, la acumulación de microorganismos, algas y otros organismos sobre superficies sumergidas. Una película biológica sobre la cubierta transparente podría reducir progresivamente la luz que llega a la célula.
Resolver esa cuestión sin recurrir a recubrimientos perjudiciales para el ecosistema será otro reto.
Potencial
El verdadero valor de esta investigación está en descentralizar la producción energética a una escala diminuta.
En lugar de transportar electricidad hasta un sensor situado en el mar o enviar periódicamente una embarcación para sustituir su batería, el propio equipo podría recoger parte de la energía disponible en su entorno.
Esto permitiría desplegar redes de observación durante más tiempo y en lugares donde el mantenimiento resulta caro. La monitorización continuada también puede mejorar el conocimiento de ecosistemas especialmente vulnerables y proporcionar datos más completos sobre cambios de temperatura, contaminación o pérdida de oxígeno.
Para llegar hasta ahí harán falta módulos más grandes, encapsulados fiables, electrónica de consumo ultrabajo y sistemas de almacenamiento diseñados específicamente para estos niveles de generación.
Y, sobre todo, habrá que demostrar que el beneficio ambiental de desplegarlos supera el impacto de fabricarlos, mantenerlos y recuperarlos.
La prueba del mar de China Meridional demuestra algo que hace pocos años parecía bastante poco intuitivo: todavía queda suficiente luz a 10 m bajo el agua como para que una célula diseñada específicamente para ese entorno pueda hacer un trabajo útil.
Más información: Submerged solar harvesting with wide-band-gap perovskites for autonomous underwater energy systems, Joule (2026).
DOI: 10.1016/j.joule.2026.102672
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