Una batería betavoltáica de perovskita marca un nuevo récord de eficiencia energética
Un equipo de investigación de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Daegu Gyeongbuk (DGIST), en Corea del Sur, ha dado un paso revolucionario en el campo de las baterías nucleares al desarrollar una batería betavoltáica basada en perovskita que alcanza la mayor eficiencia de conversión energética registrada hasta la fecha para este tipo de dispositivo. Este avance supone una oportunidad única para sectores como la inteligencia artificial, el internet de las cosas (IoT) y sistemas autónomos, donde la necesidad de fuentes de energía continuas y fiables sin mantenimiento es cada vez más crítica.
Las baterías betavoltáicas son dispositivos capaces de generar electricidad de manera autónoma durante años, aprovechando la energía liberada por la desintegración radiactiva de isótopos emisores de partículas beta. Tradicionalmente, estos sistemas han sufrido limitaciones en cuanto a eficiencia y estabilidad operativa a largo plazo, factores que han restringido su uso a aplicaciones muy específicas, principalmente en el ámbito aeroespacial y dispositivos médicos implantables. El logro del equipo de DGIST podría cambiar este paradigma.
La clave de este avance reside en el empleo de perovskita, un material cristalino que ha revolucionado el sector de la energía solar en la última década por su excelente capacidad para absorber y convertir energía. Aunque la perovskita ya se utiliza en células solares de última generación, su aplicación en el contexto de baterías betavoltáicas no había alcanzado, hasta ahora, niveles de eficiencia y estabilidad competitivos con las tecnologías tradicionales basadas en semiconductores de silicio o diamante sintético.
El equipo de DGIST ha logrado superar la barrera del 10% de eficiencia de conversión energética, un hito significativo frente a los valores típicos de entre el 2% y el 6% que se registran en dispositivos convencionales. Además, los ensayos de envejecimiento acelerado han demostrado que la batería mantiene más del 90% de su capacidad tras varios años de funcionamiento simulado, lo que sugiere una longevidad adecuada para aplicaciones críticas.
La estructura de este nuevo dispositivo se basa en una fina capa de perovskita que actúa como absorbente de electrones generados por el impacto de partículas beta. La elección de este material permite una fabricación más sencilla y económica, gracias a los métodos de deposición en solución, y reduce significativamente los costes respecto a las tecnologías de diamante sintético, tradicionalmente reservadas a misiones espaciales de alto presupuesto.
En el contexto de la exploración espacial, la autonomía energética es un factor determinante para el éxito de misiones a largo plazo, especialmente en planetas o lunas donde la luz solar es escasa o inexistente, como ocurre en las regiones polares de la Luna o en la superficie de Marte durante tormentas de polvo prolongadas. La NASA y empresas como SpaceX y Blue Origin han mostrado interés en el desarrollo de soluciones energéticas alternativas a los paneles solares convencionales. La introducción de baterías betavoltáicas de alta eficiencia a base de perovskita podría suponer una revolución en el diseño de sondas, rovers y pequeñas estaciones científicas autónomas.
El desarrollo de esta tecnología también podría beneficiar a empresas emergentes como PLD Space, que busca simplificar los sistemas de alimentación de sus cohetes y cargas útiles, o Virgin Galactic, en su interés por dotar de mayor autonomía a los sistemas de soporte vital de sus vehículos suborbitales. Igualmente, los satélites de nueva generación, cada vez más compactos y numerosos, requieren fuentes de energía fiables y de bajo mantenimiento para operar durante años en órbita.
No solo la industria aeroespacial podría beneficiarse de este avance. El internet de las cosas (IoT), que implica la proliferación de sensores y dispositivos conectados en todo tipo de entornos, se enfrenta a un desafío energético considerable: alimentar miles de millones de dispositivos sin necesidad de reemplazar baterías constantemente. Las betavoltáicas de perovskita podrían ofrecer una solución prácticamente perpetua, aprovechando isótopos radiactivos de baja actividad y bajo riesgo biológico.
La historia de la energía nuclear en dispositivos miniaturizados se remonta a los años 50, cuando la NASA empezó a utilizar generadores termoeléctricos de radioisótopos (RTG) en sondas como las Voyager. Sin embargo, los RTG requieren cantidades considerables de material radiactivo y presentan riesgos de seguridad. Las baterías betavoltáicas, en cambio, emplean cantidades diminutas de isótopos, lo que reduce enormemente el riesgo y facilita la integración en sistemas compactos.
Este avance del equipo de DGIST no solo representa un hito tecnológico, sino que abre la puerta a una nueva generación de dispositivos autónomos que podrían operar durante décadas sin intervención humana. La próxima década será testigo, probablemente, de la integración de estas baterías en misiones espaciales, redes de sensores terrestres y dispositivos médicos implantables, marcando el inicio de una nueva era en la gestión energética de sistemas críticos.
(Fuente: SpaceDaily)
