Creados en 1963, los premios R&D 100 están patrocinados por la revista R&D World Magazine y reconocen cada año las 100 tecnologías más innovadoras del mundo. A menudo se les conoce como el “Premio Nobel de la Ingeniería” y los “Oscars de la Innovación”. 

Los investigadores del equipo Life Solution de Samsung Research y del APL aplicaron técnicas de nanoingeniería para mejorar la eficiencia de los dispositivos Peltier en casi un 75 %, mediante el uso de nuevos materiales semiconductores de película delgada. A partir de este logro, el equipo desarrolló y demostró con éxito un refrigerador Peltier de alta eficiencia que alcanza una mayor eficiencia que los refrigeradores tradicionales de compresión de vapor. El resultado también se publicó en la prestigiosa revista multidisciplinaria Nature Communications en mayo de 2025. 

“Ganar los premios R&D 100 es una prueba del reconocimiento mundial de nuestra tecnología tanto por su innovación como por su uso práctico”, destacó Joonhyun Lee, Vicepresidente Ejecutivo y Director del equipo Life Solution de Samsung Research. “Este logro refuerza la posición de Samsung como líder en soluciones de refrigeración de última generación, y seguiremos siendo pioneros en tecnologías que puedan crear nuevo valor para las industrias y la sociedad”. 

La refrigeración Peltier es una tecnología de estado sólido, sostenible y libre de refrigerantes, que permite un control rápido y preciso de la temperatura. Más allá de los refrigeradores, tiene el potencial de aplicarse en diversas industrias, incluyendo semiconductores, dispositivos médicos, electrónica automotriz y centros de datos. 

Samsung Electronics continuará desarrollando investigaciones innovadoras con el objetivo de crear tecnologías líderes del futuro que generen un impacto significativo en la sociedad.  

Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins 

El Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins (APL) en Laurel, Maryland, es un centro de investigación afiliado a la universidad (UARC) sin fines de lucro que resuelve problemas complejos de investigación, ingeniería y análisis que representan retos críticos para nuestra nación. Nuestros científicos, ingenieros y analistas actúan como asesores de confianza y expertos técnicos del gobierno, garantizando la fiabilidad de tecnologías complejas que protegen la seguridad de nuestra nación y amplían las fronteras del espacio. También mantenemos programas independientes de investigación y desarrollo que son pioneros y exploran tecnologías y conceptos emergentes para abordar las prioridades nacionales futuras.

El equipo responsable de la publicación desarrolló con éxito un dispositivo Peltier semiconductor de película delgado de alta eficiencia, utilizando tecnología de nanoingeniería, y demostró una refrigeración sin refrigerante, lo que destacó el potencial para ofrecer un rendimiento excepcional sin refrigerantes convencionales. 

Anteriormente, Samsung Electronics en 2024 abrió un nuevo capítulo en la tecnología de refrigeración con el lanzamiento del refrigerador Bespoke AI Hybrid, que combina dispositivos Peltier con compresores de alta eficiencia. Al igual que un vehículo híbrido, este sistema cambia de forma inteligente entre los dos métodos de refrigeración en función del que mejor se adapte a la situación. 

Si el refrigerador Bespoke AI Hybrid supuso un gran paso adelante, la nueva tecnología Peltier de película fina desarrollada con Johns Hopkins APL representa un salto hacia el futuro. ¿Cómo se aplicará esta innovación a nuevos equipos y cómo se configurará la tecnología de refrigeración del futuro? Para averiguarlo, Samsung Newsroom habló con Sungjin Jung, de Samsung Research, quien ha dirigido el desarrollo de la tecnología, y con Hajin Jeong, de la división Digital Appliances (DA) de Samsung Electronics, quien trabaja para integrarla en la próxima generación de refrigeradores de Samsung. 

▲ (De izquierda a derecha) Hajin Jeong, del Refrigerator Platform Lab de DA Business de Samsung Electronics, y Sungjin Jung, del equipo de Life Solutions de Samsung Research.

¿Control preciso de la temperatura con dispositivos semiconductores? Principios de la tecnología de refrigeración Peltier 

Los refrigeradores convencionales funcionan mediante la tecnología de compresión de vapor. En este sistema, el gas refrigerante se comprime hasta convertirse en líquido y luego se evapora repetidamente para absorber y liberar calor, reduciendo así la temperatura interna. Aunque este método de refrigeración popular ha demostrado su eficacia, el uso de refrigerantes plantea problemas ambientales y existen limitaciones a la hora de reducir el consumo de energía, por lo que resulta difícil mantenerlo en el futuro y adaptarlo a las necesidades cambiantes. Además, los voluminosos compresores y los complejos componentes mecánicos inherentes a este sistema limitan el diseño de los refrigeradores. 

En cambio, la tecnología de refrigeración Peltier adopta un enfoque diferente. Como método basado en semiconductores que utiliza la electricidad para transferir calor, la refrigeración Peltier utiliza el efecto Peltier, en el que una corriente eléctrica que pasa por ambos extremos de un dispositivo Peltier hace que un lado absorba calor mientras que el otro lo libera. 

▲El efecto Peltier

Utilizando el efecto Peltier, la superficie que absorbe el calor y enfría puede colocarse en el interior del refrigerador, mientras que la superficie que libera el calor absorbido puede situarse en el exterior, lo que reduce eficazmente la temperatura interna. La mayor ventaja de este método es su control preciso del flujo de calor utilizando sólo electricidad. Además, su estructura sencilla en comparación con los sistemas mecánicos basados en refrigerantes permite una mayor flexibilidad en el diseño del refrigerador. 

Avanzar en la tecnología Peltier y ampliar las posibilidades mediante una colaboración mundial 

A principios de 2023, Samsung Electronics intensificó la colaboración entre organizaciones, reuniendo a las divisiones DA Business, Samsung Research y Global Technology Research, para comercializar la tecnología de refrigeración Peltier y mejorar su rendimiento. El DA Business se centró principalmente en el desarrollo de productos basados en la tecnología Peltier, lo que llevó al lanzamiento del refrigerador Bespoke AI Hybrid a principios de 2024. Samsung Research y Global Technology Research, por su parte, impulsaron el avance tecnológico mediante el desarrollo de dispositivos Peltier de alto rendimiento con mayor rendimiento y durabilidad. 

Casi al mismo tiempo, Samsung Research también inició esfuerzos de colaboración global para perseguir avances en tecnologías fundamentales. A finales de 2023, se asoció con Johns Hopkins APL en Estados Unidos para lanzar un proyecto de investigación conjunta a gran escala de ocho meses de duración en abril del año siguiente. 

El objetivo principal de esta investigación conjunta era aprovechar la tecnología de dispositivos Peltier de película fina nanométrica de la Universidad Johns Hopkins para aumentar la potencia de los dispositivos Peltier convencionales de milivatios a varias decenas de vatios, lo que preparó el camino para un sistema Peltier de película fina de alta eficiencia listo para su integración en equipos para hogares. 

▲ Investigadores de Samsung Research y Johns Hopkins APL (izquierda); el dispositivo Peltier de película fina de alta eficiencia que se desarrolló en conjunto (derecha).

A lo largo del proyecto, Samsung Electronics demostró especialmente sus puntos fuertes en diseño de sistemas y tecnología de envasado. Dado que la refrigeración Peltier implica que la absorción y la generación de calor se produzcan simultáneamente en lados opuestos del dispositivo, el rendimiento puede descender bruscamente si no se minimiza la diferencia de temperatura entre ambos lados. Durante el proceso de aplicación de los dispositivos Peltier de nanopelícula —estructurados de forma diferente a los convencionales— directamente a los refrigeradores, surgieron problemas como el aumento de la resistencia térmica de contacto, que dificultaba la transferencia de calor o la inestabilidad del rendimiento. Por ello, las soluciones de empaque que permiten una transferencia de calor eficiente a ambos lados del dispositivo Peltier se convirtieron en uno de los componentes básicos para desarrollar un sistema de refrigeración Peltier de alta eficiencia.  

“Diseñamos un nuevo método de empaque para convertirnos en los primeros del mundo en aplicar dispositivos Peltier de película nanométrica a los refrigeradores”. 

– Sungjin Jung, Samsung Research, Samsung Electronics 

▲ Sungjin Jung, de Samsung Research

“Mediante simulaciones y pruebas iterativas, identificamos las causas fundamentales de los problemas y diseñamos nuevos materiales de interfaz térmica (TIM) y técnicas de ensamblaje para permitir una transferencia de calor eficiente”, explicó Jung. 

Este dispositivo Peltier de película fina de nueva generación presenta una eficiencia de refrigeración aproximadamente un 75% superior a la de los dispositivos convencionales. Al minimizar la pérdida de calor en cada lado del dispositivo Peltier, la investigación conjunta demostró el potencial de desarrollo de equipos de refrigeración de alta eficiencia utilizando la nueva tecnología. 

Llevar la tecnología de refrigeración Peltier a la vida cotidiana  

Una vez que Samsung Research y Johns Hopkins APL desarrollaron la tecnología de refrigeración Peltier de nueva generación, llegó el momento del DA Business de trasladar esta tecnología a los productos de consumo.  

“Con esta tecnología de refrigeración Peltier de nueva generación planeamos introducir un refrigerador híbrido aún más avanzado”. 

– Hajin Jeong, DA Business, Samsung Electronics 

▲ Hajin Jeong de DA Business

En el refrigerador híbrido Bespoke AI que Samsung lanzó en 2024 el compresor funciona en condiciones normales, como en el caso almacenamiento y la recuperación rutinarios, mientras que el dispositivo Peltier se activa junto con el compresor en situaciones de alta carga —como cuando se almacenan grandes cantidades de comestibles o se colocan alimentos calientes en su interior—. Así se mejora tanto el rendimiento de la refrigeración como la eficiencia energética. Además, cuando se descongela la escarcha dentro de la unidad de refrigeración, el dispositivo Peltier permanece activo, minimizando las fluctuaciones de temperatura interna durante el proceso. 

▲ En el refrigerador Samsung Bespoke AI Hybrid un dispositivo Peltier está montado en la parte superior del interior, mientras que un AI Inverter Compressor está instalado en la parte inferior.

En las secciones en las que ambos mecanismos de refrigeración funcionan simultáneamente, la eficiencia óptima dependía del diseño de la disposición. “Como el compresor está situado en la parte inferior trasera rediseñamos la estructura interior para que se colocara el dispositivo Peltier en la parte superior, donde no le afectaran las interferencias térmicas”, explica Jeong. 

Como resultado, el refrigerador redujo el consumo de energía hasta un 30% en comparación con el grado superior del sistema de etiquetado de eficiencia energética de Corea,[1] al tiempo que mejoraba notablemente su capacidad para mantener una temperatura interna estable. 

La visión de DA Business sobre la refrigeración híbrida sigue evolucionando. Actualmente disponible sólo en mercados selectos como Corea, Estados Unidos y Europa, la empresa está acelerando el desarrollo conjunto con Samsung Research para crear modelos que puedan funcionar de forma fiable incluso en regiones tropicales cálidas y húmedas como India. 

Con la aplicación de la tecnología de refrigeración Peltier de nueva generación de Samsung se espera que los refrigeradores híbridos del mañana ofrezcan un rendimiento de refrigeración y una eficiencia energética aún mayores. “La integración de esta tecnología de refrigeración Peltier de nueva generación en nuestros refrigeradores híbridos actuales permitirá un control más preciso de la temperatura y reducirá aún más el consumo de energía”, afirma Jeong. 

Hacia un futuro sin refrigerantes 

La refrigeración Peltier también es una tecnología para un planeta mejor. Los refrigerantes utilizados habitualmente en los refrigeradores pueden dañar la capa de ozono y contribuir al calentamiento global si se liberan, lo que ha dado lugar a normativas cada vez más estrictas en Estados Unidos y Europa. En este contexto, la tecnología de refrigeración Peltier está ganando reconocimiento como solución versátil y energéticamente eficiente. 

Samsung Electronics se ha fijado como objetivo a medio y largo plazo ir más allá de las estructuras híbridas para desarrollar un refrigerador totalmente libre de refrigerantes que funcione únicamente con tecnología de refrigeración Peltier. 

“Aún queda mucho por investigar antes de que podamos crear un refrigerador totalmente libre de refrigerantes”, afirma Sungjin Jung. “De cara al futuro planeamos desbloquear nuevas posibilidades en la refrigeración Peltier, integrando en nuestro trabajo otras tecnologías de vanguardia como la IA, el procesamiento de semiconductores y la impresión 3D”.  

“El DA Business y Samsung Research están trabajando al unísono desde el punto de vista del desarrollo de productos para perfeccionar esta tecnología de próxima generación y acelerar su comercialización”, añadió Hajin Jeong. 

▲ (De izquierda a derecha) Sungjin Jung y Hajin Jeong

Samsung Electronics sigue empeñada no sólo en innovar los equipos para hogares, también en transformar el propio paradigma de la tecnología de refrigeración. El futuro de la refrigeración pasa por la refrigeración Peltier de nueva generación y la evolución acaba de empezar. 

[1] Basado en la clasificación de eficiencia energética del refrigerador 2024 Bespoke AI Hybrid modelo RF91DB90LE**, según el registro de la Agencia de la Energía de Corea. Comparado con el umbral mínimo para el Grado 1 según el sistema de etiquetado de clasificación de eficiencia energética de la KEA. 

Samsung Electronics anunció hoy la publicación de un estudio titulado “Nano-Engineered Thin-Film Thermoelectric Materials Enable Practical Solid-State Refrigeration (Los materiales termoeléctricos de película delgada de nanoingeniería permiten la refrigeración práctica en estado sólido)”, desarrollado en colaboración con el Laboratorio de Física Aplicada de Johns Hopkins (APL). El estudio describe una nueva tecnología Peltier para refrigeración en estado sólido, que representa un avance significativo en este campo. La investigación fue publicada en Nature Communications, una de las revistas científicas multidisciplinarias más reconocidas a nivel mundial.  

Los dispositivos Peltier enfrían mediante el efecto Peltier, un fenómeno en el que la aplicación de una corriente eléctrica a un semiconductor provoca que un lado se enfríe y el otro se caliente. Al no requerir refrigerantes, esta tecnología se perfila como una alternativa de nueva generación, con un menor impacto ambiental frente a los sistemas tradicionales de refrigeración. 

Este trabajo es resultado de la colaboración entre investigadores del equipo Life Solution de Samsung Research y el equipo de investigación en termoeléctricos liderado por el Dr. Rama Venkatasubramanian, como parte del programa de investigación en física, materiales y dispositivos electrónicos del Laboratorio de Física Aplicada (APL). 

La demostración del primer refrigerador Peltier de alto rendimiento del mundo abre la puerta a la comercialización 

Por primera vez, el equipo de investigación utilizó dispositivos semiconductores Peltier de película delgada, creados con tecnología de nanoingeniería de última generación, para desarrollar y demostrar con éxito un refrigerador Peltier de alto rendimiento. 

Este refrigerador Peltier de película delgada supera la eficiencia de los sistemas tradicionales de compresión de vapor, lo que abre la posibilidad de comercializar una nueva generación de refrigeradores que no requieren el uso de refrigerantes. 

A diferencia de los métodos tradicionales de compresión de vapor, la refrigeración Peltier permite un control rápido y preciso de la temperatura con una configuración más sencilla. Esta característica la convierte en una solución viable para diversos sectores industriales, como electrodomésticos, semiconductores, dispositivos médicos, electrónica automotriz y centros de datos.  

La nanofabricación aumenta la refrigeración y la eficiencia de los recursos, allanando el camino a soluciones con menor impacto medioambiental 

Para lograr la comercialización de la refrigeración Peltier de alto rendimiento, resulta esencial alcanzar una mayor eficiencia en los dispositivos semiconductores Peltier. 

Samsung, junto con el equipo de investigación del APL, logró incrementar esta eficiencia en casi un 75 %, gracias a la incorporación de nuevos materiales semiconductores de película delgada, así como al diseño miniaturizado y ligero de los dispositivos. 

El nuevo dispositivo Peltier ha demostrado ventajas significativas en eficiencia de recursos y viabilidad para la producción en serie. El equipo confirmó que el proceso de fabricación permite reducir drásticamente la cantidad de material necesario a aproximadamente 1/1,000 del volumen habitual, al tiempo que simplifica los pasos de producción. Este avance mejora la escalabilidad del proceso y posibilita la producción en masa, con perspectivas prometedoras tanto en términos de rentabilidad como de impacto ambiental. 

Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins 

El Laboratorio de Física Aplicada Johns Hopkins (APL, Applied Physics Laboratory) en Laurel, Maryland, es un centro de investigación afiliado a una universidad (UARC, university affiliated research center) sin fines de lucro que resuelve problemas complejos de investigación, ingeniería y análisis que presentan desafíos críticos para nuestra nación. Nuestros científicos, ingenieros y analistas actúan como asesores de confianza y expertos técnicos del gobierno, garantizando la fiabilidad de tecnologías complejas que salvaguardan la seguridad de nuestra nación y hacen avanzar las fronteras del espacio. También mantenemos programas independientes de investigación y desarrollo que son pioneros y exploran tecnologías y conceptos emergentes para abordar futuras prioridades a nivel nacional.