Un grupo de científicos de Estados Unidos obtuvo resultados "alentadores" después de probar la comercialización de nuevos materiales de recubrimiento en pruebas de campo, y el recubrimiento solo aumentó el costo total de un panel en un 1,4%.

Científicos del Madison Area Technical College de Estados Unidos han probado revestimientos superhidrófobos, autolimpiantes y antisuciedad que, si se aplican a módulos fotovoltaicos, supuestamente pueden aumentar el rendimiento de los paneles en más de un 3%.

Los recubrimientos se basan en suspensiones de óxido de nanopartículas desarrolladas por una empresa con sede en EE. UU. Microporous Oxides Science and Technology, LLC (MOST), que se especializa en la preparación de suspensiones estables de óxidos de nanopartículas para usar como recubrimientos en varios sustratos para producir películas delgadas porosas autoensambladas para una amplia variedad de aplicaciones.

Los investigadores probaron, en particular, recubrimientos antisuciedad creados mediante deposición por pulverización y síntesis sol-gel, una técnica química húmeda comúnmente utilizada para la producción de materiales vítreos y cerámicos. Los recubrimientos se elaboraron con una suspensión de nanopartículas que contenía una mezcla de titania, óxido de titanio (TiO2), sílice, dióxido de silicio (SiO2) y óxidos metálicos.

La ventaja de utilizar la síntesis sol-gel es que no se utiliza calor para hacer que el recubrimiento se adhiera a la cubierta de vidrio subyacente del módulo fotovoltaico, lo que permite que las películas se consoliden, curen, se unan y se endurezcan tras la exposición a la luz solar en el campo.

"Las películas delgadas de óxido metálico que contienen materiales fotoactivos nanoparticulados como la titania son capaces de sinterizarse al ser excitadas por la radiación ultravioleta", explicaron los científicos. "Este proceso de sinterización UV inducido por la luz solar sirve para unir químicamente las nanopartículas entre sí y con la superficie acristalada del módulo solar fotovoltaico, generando una película delgada y duradera que es resistente al desgaste y la disolución".

El equipo de investigación cubrió los módulos solares en una cabina de pintura para reparación de colisiones de automóviles con dos pistolas y boquillas diferentes. "Después de la pulverización, los módulos se dejaron secar al aire en las cabinas de pulverización, que se mantuvieron a una humedad relativa del 15%", explicaron los científicos.

Luego probaron el revestimiento en un sistema fotovoltaico basado en ocho módulos bifaciales revestidos orientados al sur de 370 W montados con un ángulo de mosaico de 10 grados proporcionados por Philadelphia Solar, con sede en Jordania. Se comparó su rendimiento con el de ocho paneles de referencia sin revestimiento del mismo tipo.

Las pruebas de campo mostraron que los residuos de suciedad en los módulos revestidos eran más finos que en los paneles sin recubrir.

"Los módulos solares recubiertos y no recubiertos también demostraron un comportamiento de humectación significativamente diferente en el campo, que era fácilmente visible a simple vista", afirma el grupo de investigación en el informe. “La lluvia depositada sobre los paneles sin revestimiento tendía a formar gotas elevadas en la superficie. En comparación, la lluvia sobre los paneles revestidos tendía a formar láminas, mojando una porción mucho mayor de la superficie del panel”.

El análisis mostró que los paneles revestidos alcanzaron una producción de energía anual de 1.097 kWh/kW, mientras que los módulos sin revestir alcanzaron un rendimiento de 1.058 kWh/kW. "Si bien un aumento de energía del 3 al 3,5% puede parecer modesto, mejoras de esta magnitud tendrían una importancia financiera significativa para la industria", dijeron los investigadores.

También especificaron que el costo de los materiales de recubrimiento de película delgada es de aproximadamente $80 por litro y estimaron el costo por panel en alrededor de $2,6, lo que representaría un aumento de alrededor del 1,4% en el costo total del panel. "Parece claro que la MAYORÍA de los recubrimientos probados en este estudio tienen un gran potencial para ser un producto comercialmente viable para la fabricación solar".

El novedoso recubrimiento antisuciedad se presentó en el estudio ““Pruebas de campo de un recubrimiento de película fina transparente, autosinterizado, antisuciedad, autolimpiante, de óxido metálico nanoporoso para módulos solares fotovoltaicos”, publicado en Solar Energy Materials and Solar Células.

"Hasta agosto de 2023, hemos revestido con éxito módulos de varios fabricantes diferentes, incluidos Adani, Axitec, Crossroads, REC, Silfab, Trina y Yingli", dijeron los científicos refiriéndose a la dirección futura de su trabajo. "Esperamos informar sobre las pruebas de campo utilizando esos módulos recubiertos en el próximo año o dos".