Recubrimiento antisuciedad a base de alambres de titanio para mejorar el rendimiento del módulo solar
Un grupo de científicos de la Universidad de Chiang Mai (Tailandia) ha utilizado películas de titanio provocadas por chispas para desarrollar un revestimiento antirreflectante, superhidrófilo y fotocatalítico para módulos solares comerciales.
El recubrimiento tiene propiedades fotocatalíticas que hacen que los compuestos orgánicos adsorbidos en la superficie del módulo solar se descompongan, preparándolos para que sean fácilmente eliminados por el agua de lluvia. Las películas se prepararon mediante el proceso de chispas y dieron como resultado una morfología esponjosa debido al apilamiento irregular de nanopartículas primarias, que es el factor clave que garantiza las propiedades superhidrófilas del recubrimiento.
Los investigadores utilizaron alambres de titanio con un tamaño de 0,25 mm y una pureza del 99,5% suministrados por el proveedor de metales de alta pureza Advent Research Materials Ltd, con sede en el Reino Unido.
“Para formar puntas chispeantes, los cables se cortaron y alinearon con un espacio de 1 mm entre el ánodo y el cátodo”, explicaron. "Los cables de titanio se activaron con un alto voltaje de CC de alrededor de 3 kV descargado de un condensador de 24 nF".
Según ellos, el diseño del sistema de chispas permite la rápida deposición de películas de nanopartículas sobre sustratos estacionarios de gran superficie, como los de los módulos fotovoltaicos. "Durante las chispas, los electrones y los iones producidos a partir de las moléculas de aire neutras migran hacia el ánodo y el cátodo, respectivamente", explicaron con más detalle. “El bombardeo de electrones e iones de alta energía derrite las puntas de metal. Por lo tanto, las nanogotas se nuclean, se mueven hacia el sustrato y se oxidan en el aire atmosférico”.
Schematic diagram of the coating mechanism of nanoparticulate films prepared by the sparking process.
Image: Chiang Mai University, scientific reports, Creative Commons License CC BY 4.0, https://bit.ly/3HgkG09
Los científicos midieron la morfología de la superficie y el espesor de la película mediante microscopía electrónica de barrido, los ángulos de contacto con el agua (WCA) mediante un tensiómetro hecho a medida y su transmitancia óptica mediante un espectrofotómetro UV-Vis. "Debido a la limitación del espesor y la transparencia del vidrio de cobertura fotovoltaico, los experimentos se realizaron tanto en el sustrato de vidrio de cobertura como en el de vidrio deslizante", especificaron.
El revestimiento se probó en cuatro paneles solares orientados al sur con un ángulo de inclinación de 19°. Los paneles tienen una potencia de 5 W y fueron proporcionados por Sun Solar Ecotech. Se comparó su rendimiento con el de otros cuatro paneles del mismo tipo proporcionados por el mismo fabricante. La topografía de la superficie de los vidrios revestidos y sin recubrir se examinó mediante microscopía de fuerza atómica (AFM). Se evaluaron los ángulos de contacto estáticos de una gota de agua sobre el cubreobjetos fotovoltaico revestido y sin recubrir para determinar su hidrofilicidad.
Los datos recopilados durante el experimento al aire libre mostraron que los módulos solares revestidos lograron un mayor rendimiento energético del 6,62 % durante todo el período de estudio, que abarca desde diciembre de 2018 hasta marzo de 2019. "El experimento a largo plazo al aire libre demostró que la diferencia de potencia por día (ΔP) aumentó significativamente debido a la reducción de la acumulación de polvo en la superficie del panel”, concluyó el científico. "ΔP alcanzó el valor más alto de 14,22% en luz dispersa (día nublado), lo que puede atribuirse a las propiedades antirreflectantes del revestimiento".
Todos los detalles sobre la tecnología de recubrimiento se pueden encontrar en el estudio “Antireflective, photocatalytic, and superhydrophilic coating prepared by facile sparking process for photovoltaic panels,” publicado en informes científicos.
Fuente de la historia:
Original written by Emiliano Bellino for PV Magazine. Emiliano ha estado informando sobre energía solar y renovable desde 2009 y es responsable de la cobertura de noticias diaria en pv-magazine.com, con especial atención al mercado europeo. Emiliano también cubre nuevas tecnologías, I+D, instalaciones e informes financieros de la empresa.