La batería solar totalmente orgánica almacena la luz solar durante 48 horas utilizando sólo agua y moléculas orgánicas

Investigadores de Alemania crearon una "batería solar" totalmente orgánica que capta la luz solar, almacena energía durante más de dos días y la libera en forma de electricidad. Utiliza un marco orgánico covalente (COF) poroso y bidimensional de naftalendiimida que combina funciones fotovoltaicas y electroquímicas en un solo material ligero. Este diseño sin metales ofrece una opción más sostenible para obtener energía sin conexión a la red.

El COF actúa a la vez como absorbente de luz y como depósito de carga. Cuando se ilumina, genera pares electrón-hueco y atrapa las cargas resultantes dentro de sus poros ordenados. En condiciones acuosas, esas cargas permanecen estables durante al menos 48 horas -un tiempo de retención sin precedentes para esta clase de materiales- y pueden descargarse a demanda para hacer funcionar una carga externa. El equipo midió una capacidad específica de 38 miliamperios-hora por gramo, superando a nitruros de carbono, semiconductores poliméricos y marcos metalorgánicos comparables.

Las moléculas de agua ayudan a conservar la energía almacenada. En lugar de apagar las cargas, el agua se reordena alrededor de la estructura del COF y forma una barrera energética que impide la recombinación. Los estudios confirman que esta interacción estabiliza los electrones atrapados sin necesidad de iones o centros metálicos.

Las simulaciones dirigidas por espectroscopistas de la Universidad Técnica de Múnich exploraron varios escenarios de estabilización de cargas y mostraron cómo el diseño molecular, la arquitectura de la estructura y el medio circundante trabajan conjuntamente para fijar las cargas en su lugar. La simplicidad del mecanismo -bloques de construcción orgánicos más agua- ayuda a explicar la robustez del material sometido a ciclos.

Las pruebas prácticas subrayaron esa robustez: el dispositivo conservó más del 90% de su capacidad tras repetidos ciclos de carga y descarga. Ese rendimiento sitúa a la plataforma COF como un candidato prometedor para el almacenamiento integrado de energía solar, sobre todo cuando el peso, la sostenibilidad y la escasez de materiales son preocupaciones críticas. Los futuros trabajos se centrarán en ampliar la síntesis del armazón, mejorar la densidad de carga e integrar el material en sistemas fotovoltaicos completos.