La energía solar es una de las tecnologías de energía renovable de más rápido crecimiento y está desempeñando un papel cada vez más importante en la transformación energética global. Pero la acumulación de polvo en paneles solares o espejos ya es un problema importante, que también reduce la eficiencia.
Limpiarlos es un proceso costoso y que requiere mucho tiempo y también utiliza galones de agua. Las superficies repelentes de la suciedad y fáciles de limpiar garantizan la transparencia y la limpieza de las fachadas y una producción de energía más eficiente y uniforme para los módulos solares, con menores costes de mantenimiento.
Los ingenieros del Instituto Fraunhofer de Electrónica Orgánica, Haz de Electrones y Tecnología de Plasma FEP de Alemania han desarrollado un revestimiento ultrafino que repele la suciedad para los paneles solares y puede hacerlos autolimpiables. Aplicaron óxido de titanio cristalino a vidrio ultrafino mediante un proceso de rollo a rollo, logrando así superficies hidrofóbicas que se vuelven súper hidrofílicas bajo la luz ultravioleta.
Los investigadores dicen que el dióxido de titanio es un material que es hidrofóbico (repele el agua) cuando no está expuesto a la radiación ultravioleta (UV) y súper hidrofílico (se vuelve muy atractivo para el agua) cuando se irradia. En el caso de la hidrofilia fotoinducida, la superficie cambia de hidrofóbica a súper hidrofílica después de aproximadamente 30 minutos de irradiación con luz ultravioleta similar a la del sol.
Recubrimiento no activado (hidrofóbico) / formando gotas. Crédito: Fraunhofer FEP
Cuando se transporta polvo, arena u otros depósitos de suciedad en fachadas de vidrio o paneles solares con una capa de dióxido de titanio, se elimina por la hidrofobicidad nocturna de la superficie a través de gotas de lluvia. Además, la alternancia cíclica de propiedades hidrofóbicas y superhidrofílicas hace que la suciedad no se adhiera a la superficie durante el día.
Además, cuando el óxido de titanio se activa con luz ultravioleta, descompone las moléculas orgánicas en la superficie mediante fotocatálisis. Esto produce superficies antibacterianas y estériles que son de particular interés en tecnología médica o en conexión con pantallas flexibles.
«Nos estamos centrando en la hidrofilia fotoinducida en las superficies aquí», explica el estudiante graduado Valentin Heiser de Fraunhofer FEP. “Para mejorar este efecto, aplicamos óxido de titanio cristalino al vidrio ultrafino en un proceso de rollo a rollo por primera vez. Esto es muy eficiente. El vidrio ultrafino y ligero se puede aplicar posteriormente a las fachadas o incorporarse directamente en los módulos solares como material compuesto, e incluso en superficies curvas”.
Los investigadores fabricaron los primeros recubrimientos: un rollo de vidrio delgado de 30 cm de ancho y 20 m de largo, con un espesor de vidrio de 100 micrómetros, se recubrió con 30-150 nanómetros de óxido de titanio en un sistema de rollo a rollo. Esta planta piloto para el recubrimiento rollo a rollo de vidrio fino se encuentra en Fraunhofer FEP.
Los científicos de Fraunhofer FEP ahora están trabajando para combinar las propiedades del dióxido de titanio y el vidrio delgado de una manera óptima y rentable para llevar productos innovadores al mercado junto con la industria. También están trabajando para investigar la posibilidad de utilizar películas de polímero en su lugar. En el futuro, el equipo también planea trabajar en sistemas de capas que puedan activarse no solo con luz ultravioleta sino también con luz visible.