La suciedad depositada en la capa externa de los paneles solares provoca pérdidas de energía que reducen la producción de electricidad de las células fotovoltaicas. Un grupo de investigadores alemanes ha hallado una posible solución.
La energía fotovoltaica está cada vez más presente en el mix energético mundial. No sólo a través de grandes granjas solares, sino también en las viviendas mediante instalaciones fotovoltaicas permanentes o paneles sin instalación situados en balcones, fachadas y otros espacios.
Pero todos ellos necesitan una limpieza periódica, pues no en vano la suciedad resultante de las inclemencias meteorológicas, las aves, las ramas de los árboles, etc, se depositan sobre los propios paneles fotovoltaicos y reducen la capacidad de producción de energía eléctrica de los mismos.
Esta acumulación de suciedad también es un problema en las fachadas acristaladas de los modernos edificios, por lo que un equipo de investigadores alemanes ha buscado un modo de resolver este problema.
Capas hidrofílicas fotoinducidas
El proyecto NewSkin, financiado por la Unión Europea y ubicado en el Fraunhofer Institute for Organic Electronics, Electron Beam and Plasma Technology FEP, ha logrado aplicar óxido de titanio cristalino a vidrio ultrafino mediante un proceso rollo a rollo.
«Aquí confiamos en la hidrofilicidad fotoinducida en las superficies», explica el estudiante de diplomado Valentin Heiser de Fraunhofer FEP. «Para ampliar este efecto, estamos aplicando por primera vez óxido de titanio cristalino a vidrio ultrafino en un proceso de rollo a rollo».
«Esto es muy eficiente y el vidrio ultradelgado y liviano se puede adaptar a las fachadas o incorporarse directamente a los paneles solares como un compuesto, incluso en superficies curvas», amplía.
Óxido de titanio
La clave de este método de vidrio autolimpiable está en la utilización del óxido de titanio. Este, en ausencia de radiación ultravioleta, es hidrofóbico y permite la formación de gotas de agua sobre él.
Sin embargo, al exponerse a la radiación UV, el óxido de titanio se convierte en altamente humectante. Así, gracias a la hidrofilia fotoinducida, la superficie pasa de hidrofóbica a hidrofílica tras 30 minutos de exposición.
Esto da como resultado que se deposite muy poca o ninguna suciedad en las superficies recubiertas de dióxido de titanio, ya que las gotas de lluvia, condensación o rocío la eliminan por la noche, cuando estas se vuelven hidrofóbicas de nuevo.
Así, el cambio cíclico de hidrofóbico a superhidrofílico actúa como sistema de autolimpieza en las superficies en las que se aplica este recubrimiento.
Además, la fotocatálisis activada por luz ultravioleta en el óxido de titanio descompone las moléculas orgánicas en la superficie, creando así superficies antibacterianas y estériles de interés especial en la tecnología médica o en aplicaciones de pantallas flexibles.
Primeros experimentos con los recubrimientos de óxido de titanio
Los científicos del Fraunhofer FEP han desarrollado recubrimientos innovadores para vidrio ultrafino con el objetivo de avanzar en la investigación.
En concreto, han utilizado un rollo de vidrio delgado de 30 cm de ancho y 20 m de largo con un espesor de 100 micrómetros, al que se le ha aplicado un recubrimiento de 30 a 150 nanómetros de óxido de titanio cristalino mediante un proceso rollo a rollo.
La planta piloto, ubicada en el Fraunhofer FEP, presenta desafíos en términos de manipulación debido a la fragilidad del vidrio fino y su sensibilidad a cargas térmicas y mecánicas.
Sin embargo, los resultados obtenidos en el proyecto NewSkin permiten a los científicos trabajar en la optimización y comercialización de productos innovadores que combinen las propiedades del óxido de titanio y el vidrio ultrafino.
Con los primeros recubrimientos revelándose exitosos, los investigadores de la Universidad de Uppsala, socio de NewSkin, se han puesto a trabajar en la transferencia de los resultados a películas poliméricas.
En el futuro, el Fraunhofer FEP quiere explorar la posibilidad de crear sistemas de capas que se puedan activar con luz visible y no solo con luz UV. Para ello, están investigando la producción y la incorporación de nanopartículas y el dopaje con elementos como nitrógeno.
Fuente | Fraunhofer Institute
