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  • Los investigadores desarrollan un nuevo método para eliminar el polvo de los paneles solares

    Crédito:ACS

    Siguiendo el ejemplo de las propiedades autolimpiantes de la hoja de loto, Los investigadores de la Universidad Ben-Gurion del Negev han arrojado nueva luz sobre las fuerzas microscópicas y los mecanismos que se pueden optimizar para eliminar el polvo de los paneles solares y mantener la eficiencia y la absorción de la luz. La nueva técnica eliminó el 98 por ciento de las partículas de polvo.

    En un nuevo estudio publicado en Langmuir , los investigadores confirmaron que la modificación de las propiedades de la superficie de los paneles solares puede reducir en gran medida la cantidad de polvo que queda en la superficie, y aumentar significativamente el potencial de las aplicaciones de recolección de energía solar en el desierto.

    La adhesión del polvo a los paneles solares es un desafío importante para la recolección de energía a través de células fotovoltaicas y colectores solares térmicos. Se necesitan nuevas soluciones para mantener la máxima eficiencia de recolección en áreas de alta densidad de polvo, como el desierto de Negev en Israel.

    "En naturaleza, observamos que la hoja de loto permanece libre de polvo y patógenos debido a su superficie nanotexturizada, y una cera fina, revestimiento hidrofóbico que repele el agua, "dice Tabea Heckenthaler, un estudiante de maestría de Düsseldorf Alemania en el Instituto BGU Zuckerberg para la Investigación del Agua, Institutos Jacob Blaustein para la Investigación del Desierto. "En el desierto, el polvo se acumula en la superficie de las células solares y es muy laborioso limpiarlas constantemente, por lo que estamos tratando de imitar este comportamiento en una celda solar ".

    Los investigadores exploraron el efecto de modificar un sustrato de silicio (Si), un semiconductor utilizado en células fotovoltaicas, para imitar las propiedades de autolimpieza de la hoja de loto, mientras el agua baja por las hojas y elimina la contaminación.

    Se sabe que la superhidrofobicidad reduce la fricción entre las gotas de agua y la superficie, permitiendo así que las gotas de agua resbalen las partículas limpias de las superficies. Sin embargo, las fuerzas que unen y desprenden partículas de las superficies durante el mecanismo de autolimpieza y el efecto de las nanotexturas sobre estas fuerzas no se comprenden completamente.

    Para arrojar luz sobre estas fuerzas y el efecto de la nanotextura sobre ellas, los investigadores prepararon cuatro muestras a base de silicio relevantes para los paneles solares:(1) superficies hidrofílicas lisas (2) superficies hidrofílicas nanotexturizadas y (3) superficies hidrofóbicas lisas hidrofóbicas (4) superficies hidrofóbicas nanotexturizadas. Esto se logró grabando químicamente en húmedo la superficie para crear nanocables en la superficie, y aplicando adicionalmente un revestimiento hidrofóbico.

    La eliminación de partículas aumentó del 41 por ciento en obleas de Si lisas hidrófilas al 98 por ciento en superficies nanotexturizadas a base de Si superhidrófobo. Los investigadores confirmaron estos resultados midiendo la adhesión de una partícula del tamaño de una micra al sustrato plano y nanotexturizado utilizando un microscopio de fuerza atómica. Descubrieron que la adhesión en el agua se reduce en un factor de 30.

    "Determinamos que el motivo del aumento de la eliminación de partículas no es la baja fricción entre las gotas y las superficies superhidrofóbicas, "Dice Heckenthaler." Más bien, es el aumento de las fuerzas que pueden desprender partículas de las superficies. Los métodos experimentales que usamos y el criterio de eliminación de partículas que obtuvimos se pueden implementar para diseñar superficies autolimpiantes que exhiban diferentes químicas y / o texturas ".


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