Paneles solares que repelen el polvo

La suciedad es uno de los grandes problemas que afectan al rendimiento de los paneles solares. Cuando el polvo y otros materiales se depositan sobre ellos en el día a día de su operación, aumenta su opacidad y menos luz solar puede penetrar en ellos para desencadenar el efecto fotovoltaico para el que han sido diseñados. Se produce aún electricidad, pero el rendimiento máximo baja sustancialmente, hasta el punto que la generación eléctrica puede acabar siendo insuficiente para nuestras necesidades, como si estuviésemos en un día perpetuamente encapotado o próximo al crepúsculo.

Ello ocurre a despecho de la calidad de los paneles solares o de su capacidad de producción eléctrica. El polvo es un inconveniente que afecta a todos por igual. ¿A todos? Bien, quizá no a todos, si se cumplen las previsiones de un grupo de científicos que trabajan para hacer que los paneles solares consigan repeler la suciedad como ciertas hojas de plantas acuáticas lo hacen con el agua.

La obvia solución de mantener limpios los paneles solares en todo momento por medios tradicionales es más difícil de lo que podría parecer. Los paneles solares se instalan en tejados y otras superficies elevadas, y acceder a ellos y de forma frecuente puede ser complicado en ocasiones.

Mucho más interesante sería que los propios paneles solares mantuvieran lejos de sí esa suciedad, impidiendo que el polvo se quede pegado a sus superficies. Para lograrlo, los científicos se han inspirado en la propia naturaleza. En concreto, unos investigadores de la universidad de Ben-Gurion en Israel han estudiado las propiedades de auto-limpieza de la hoja de loto, la cual suele flotar en algunos lagos y estanques. Esta hoja posee una estructura particular que repele el agua. Estudiar cómo funciona ha hecho que los científicos entiendan mejor las fuerzas microscópicas que intervienen y los mecanismos que, de forma similar, podrían ser optimizados para eliminar el polvo de los paneles solares. La nueva técnica que desarrollaron eliminó el 98% de las partículas de polvo.

(Foto: Pixabay)

Combatiendo el polvo en los paneles solares

El estudio se publicó en la revista ACS Langmuir, y en él 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, donde el polvo es muy abundante.

El investigador Tabea Heckenthaler señala que en la naturaleza podemos observar cómo la hoja de loto permanece libre de polvo y patógenos gracias a su superficie, dotada de un 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 pues 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 al 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. El próximo paso será aplicar esta información a las superficies de los paneles solares, de modo que por sí mismos consigan repeler más eficazmente el polvo y mantener más tiempo su rendimiento máximo. Se espera que en poco tiempo los nuevos paneles solares incorporen esta y tecnologías semejantes, lo que redundará en un mayor aprovechamiento de la luz solar incluso en los lugares más incómodos para su instalación. (Fuente: NCYT Amazings)