Resolver el problema de la suciedad de los paneles solares
Los paneles solares se ensucian. El polvo, la arena y otras sustancias se acumulan en su superficie e impide que la energía lumínica de los rayos solares llegue a las celdas fotovoltaicas, lo que provoca grandes pérdidas en la eficiencia de los sistemas fotovoltaicos. Pero ¿cuál es la alternativa a la cara y laboriosa limpieza de los paneles solares? Los investigadores del proyecto NewSkin, financiado con fondos europeos, han descubierto una forma de resolver este problema al desarrollar superficies hidrófobas, o que repelen el agua, que se tornan superhidrófilas tras su exposición a luz UV. A diferencia de las superficies hidrófobas, que repelen el agua que se contrae formando gotículas, las superficies superhidrófilas tienen una gran afinidad por el agua, que se extiende a través de ellas maximizando el contacto con el material. Esto puede ayudar a que la limpieza de la suciedad de los paneles solares y las fachadas de vidrio sea más barata, al disminuir los costes de mantenimiento, y más rápida, a la vez que mejora la producción de energía solar. «Nos centramos en la hidrófilia fotoinducida en superficies», explica Valentin Heiser, estudiante de posgrado en el Instituto Fraunhofer de Electrónica Orgánica, Haz de Electrones y Tecnología de Plasma FEP (Fraunhofer FEP), entidad socia del proyecto NewSkin, en una nota de prensa publicada en el sitio web del instituto. «Para mejorar este efecto, aplicamos por primera vez óxido de titanio cristalino a vidrio ultrafino mediante un proceso rollo a rollo, que es muy eficiente. A continuación, el vidrio ultrafino y ligero se puede aplicar a las fachadas o incorporarse directamente a módulos solares como material compuesto e, incluso, a superficies curvadas».
Un cambio en treinta minutos
Sin radiación UV, el dióxido de titanio (TiO2) es hidrófobo y favorece la formación de gotículas de agua. Sin embargo, tras irradiar con luz UV una superficie recubierta de TiO2 durante una media hora, los investigadores del Fraunhofer FEP descubrieron que la superficie pasaba de ser hidrófoba a superhidrófila. Dicho cambio significa que en las superficies con un recubrimiento de TiO2 se deposita nada o casi nada de suciedad. En la nota de prensa se explica con más detalle: «Si, por ejemplo, se deposita polvo del tráfico, arena u otro tipo de suciedad en las fachadas de vidrio o los paneles solares, la hidrofobicidad nocturna de la superficie eliminara estos materiales a través de las gotas de lluvia. Además, la alternancia cíclica entre las propiedades hidrófobas y superhidrófilas conlleva que la suciedad no se adhiere a la superficie durante el día». Los investigadores han desarrollado ya los primeros materiales de recubrimiento. Han recubierto un rollo de 30 cm de ancho y 20 m de largo de vidrio fino (con un espesor de 100 µm) con una capa de óxido de titanio de 30 a 150 µm mediante un sistema de rollo a rollo en una planta de prueba del Fraunhofer FEP. Con todo, aún quedan retos que superar. El vidrio fino es un nuevo sustrato que no solo es muy frágil, sino que además es muy sensible a las tensiones térmicas y mecánicas. Además, el TiO2 solo es hidrófobo e hidrófilo en estado cristalino y, para lograr esto, se necesitan altas temperaturas durante su producción. En la nota de prensa se añade: «Hasta ahora, no se podían aplicar materiales de recubrimientos por pulverización iónica con estos requisitos mediante la tecnología de rollo a rollo, ya que los sustratos convencionales, como las películas, no soportaban las altas temperaturas. Aquí es donde el vidrio fino proporciona una alternativa». La investigación realizada en el marco del proyecto NewSkin (Innovation Eco-system to Accelerate the Industrial Uptake of Advanced Surface Nano-Technologies) ha permitido a los científicos del Fraunhofer FEP combinar las propiedades del TiO2 y del vidrio fino de manera óptima y rentable en pos de comercializar productos innovadores. Investigadores de la Universidad de Uppsala, entidad sueca socia del proyecto, trabajan asimismo para aplicar los resultados en películas poliméricas. Para más información, consulte: Sitio web del proyecto NewSkin
Palabras clave
NewSkin, panel solar, vidrio, dióxido de titanio, óxido de titanio, hidrófobo, superhidrófilo
