Nuevo método para eliminar el polvo que se acumula en los paneles solares, reduciendo su rendimiento

La inversión que supone instalar un sistema de paneles solares permite esperar que sus componentes funcionen al máximo rendimiento posible en cualquier momento del año, teniendo en cuenta las diversas circunstancias meteorológicas o de iluminación. Pero hay un problema que afecta a todos los paneles solares, independientemente de su calidad y capacidad de generación: la suciedad.

Unos paneles solares sucios, llenos de polvo depositado por el viento, ven afectada su capacidad de producción eléctrica en una cierta proporción, impidiendo alcanzar el rendimiento máximo esperado. La solución, por fortuna, también es sencilla: mantener limpios los paneles solares en todo momento. Ahora bien, esto puede ser más complicado en la práctica de lo que parece. Los paneles solares suelen ser instalados en tejados y otras superficies elevadas, lejos de la interferencia de la sombra de árboles y otros obstáculos. Acceder a ellos, pues, no siempre es fácil, y menos aún hacerlo de forma frecuente.

Para resolver este inconveniente, la ciencia estudia diversas alternativas. Una de las más llamativas ha sido propuesta por investigadores de la universidad de Ben-Gurion, quienes han estudiado las propiedades de auto-limpieza de la hoja de loto, la cual puede encontrarse flotando en algunos lagos y estanques y que posee una estructura que repele el agua. De la misma manera, los científicos han arrojado nueva luz sobre las fuerzas microscópicas y los mecanismos que pueden ser optimizados a la hora de eliminar el polvo de los paneles solares, para mantener su eficiencia y capacidad de absorción de la luz. La nueva técnica que desarrollaron eliminó el 98% de las partículas de polvo.

Su estudio se publicó en la revista ACS Langmuir, donde se confirmó que modificar las propiedades de la superficie de los paneles solares podría reducir grandemente la cantidad de polvo que permanece sobre ella, e incrementar notablemente las posibilidades de generación eléctrica solar en lugares como los desiertos.

(Foto: Pixabay)

De hecho, la adherencia del polvo sobre los paneles solares es un desafío importante para la producción de electricidad a través de células fotovoltaicas y para obtener energía en colectores térmicos solares. Se necesitan nuevas soluciones para mantener al máximo la eficiencia en áreas de alta densidad de polvo, como el desierto del Negev en Israel, sede de la universidad de Ben-Gurion.

Tabea Heckenthaler, uno de los investigadores, indica que en la naturaleza observamos que la hoja de loto permanece libre de polvo y patógenos gracias a su superficie con nanorrelieve, y a su recubrimiento hidrofóbico, una capa delgada de cera que repele el agua. En el desierto, el polvo se acumula en la superficie de los paneles solares y limpiarlos constantemente es una labor de trabajo intensivo, de modo que el objetivo es imitar el comportamiento de la hoja de loto y aplicarlo a una célula solar.

Los investigadores exploraron el efecto de modificar un sustrato de silicio, un semiconductor utilizado en las células fotovoltaicas, para imitar las propiedades de auto-limpieza de la citada hoja de loto, cuando el agua resbala sobre ellas y se lleva el polvo.

Se sabe que la superhidrofobicidad reduce la fricción entre las gotas de agua y la superficie, permitiendo que estas se deslicen limpiándola de partículas. Sin embargo, no se entienden demasiado bien las fuerzas que enganchan y desenganchan partículas de las superficies durante el mecanismo de auto-limpieza.

Para arrojar luz sobre estas fuerzas y el efecto de la nanotextura en ellas, los investigadores prepararon cuatro muestras basadas en silicio, las cuales se consiguieron grabando su superficie para crear nanohilos, además de aplicar un recubrimiento hidrofóbico.

La muestra más efectiva (una superficie nanotexturada superhidrofóbica) alcanzó el 98% de eliminación de partículas de polvo. Esto se confirmó con un microscopio de fuerza atómica, donde se vio que la adherencia en agua quedaba reducida en un factor de 30.

Resulta así que la razón de una mayor eliminación de las partículas no se debe a una baja fricción entre las gotas y las superficies superhidrofóbicas, sino el incremento en las fuerzas que pueden desenganchar las partículas de las superficies. Por tanto, esta información puede usarse para crear superficies con auto-limpieza, incluso para aquellas con diferente química y/o texturas.