Un grupo de investigación de la Universidad de Málaga ha diseñado un panel solar que mejora la absorción de luz y se integra de manera más estética en espacios arquitectónicos sin perder eficiencia y durabilidad. Para ello, han modificado la primera y última capa que conforma el receptor solar incorporando un cristal antirreflectante en la superficie externa superior y una lámina negra en la parte posterior. Estos cambios aumentan la captación solar y confieren al dispositivo un color que se integra mejor en los edificios. Así, los expertos cohesionan rendimiento y diseño.

Panel fotovoltaicos construidos con materiales diferentes: vidrio antirreflejante y polímero de color negro.

Los expertos centran su labor en cambiar los materiales de la primera y la última capa que configuran habitualmente un panel fotovoltaico. Normalmente, la primera es un vidrio especial para dispositivos solares cuya función es optimizar la distribución de luz que penetra en el módulo a las capas inferiores. Por otro lado, la última capa, habitualmente blanca, refleja la radiación y permite una segunda posibilidad de absorción de la luz por las células solares para producir energía. Esta base es la que ofrece esa apariencia de ‘rombos blancos’ al grueso de paneles solares del mercado. “Queríamos construir un dispositivo que pudiera integrarse de manera más estética en los edificios. Por eso, probamos distintos materiales para sustituir estas capas hasta que comprobamos que la combinación entre el vidrio antirreflectante y un polímero de color negro, ya presentes en la industria, eran eficientes y duraderos”, explica a la Fundación Descubre la investigadora de la Universidad de Málaga María Cruz López Escalante y añade que estos dispositivos solares han superado todos los test estándar de durabilidad.

Mantiene la eficiencia

Habitualmente, si la capa protectora inferior se cambia a una tonalidad más oscura, pierde eficiencia porque en vez de reflejar la radiación para que el dispositivo la aproveche, la absorbe. En concreto, pierde 8.66 vatios por módulo. Sin embargo, el grupo de investigación ha construido un panel solar que logra compensar esta pérdida con una primera capa de vidrio antirreflectante que permite que penetren los rayos solares y que estos se mantengan en el interior del dispositivo. Se trata de un material que, al compatibilizarse con la lámina negra, mantiene la funcionalidad y eficiencia habituales del panel solar. “Cambiar la estructura central del módulo fotovoltaico es más costoso, por eso hemos centrado el esfuerzo en encontrar los materiales adecuados para que, además de embellecer el panel, éste mantenga su buen rendimiento y durabilidad habituales”, comenta María Cruz López.

La investigadora María Cruz López en el laboratorio.

Los expertos detallan en el estudio ‘Photovoltaic modules designed for architectural integration without negative performance consequences’ y publicado en Applied Energy cómo construyeron un panel solar a escala real con los nuevos materiales y lograron producir entre 255.14 y 256.21 vatios, que equivale a la potencia eléctrica de un panel habitual.

Cuando los expertos comprobaron que cumplían con los objetivos de mejorar la estética del módulo y mantener el rendimiento energético, sometieron el dispositivo fotovoltaico a una serie de test de envejecimiento normalizados para comprobar su resistencia a los elementos, degradación, su capacidad de producción energética, entre otras cuestiones. Los investigadores consideran que, al superar estas pruebas, estos paneles están preparados para incorporarse la construcción y diseño de edificios.

El grupo de investigación Laboratorio de Materiales y Superficies, Unidad de Nanotecnología, continuará esta línea de investigación para lograr un mejor aprovechamiento de la energía. Para ello, se centrarán en la aplicación de la nanotecnología a la tecnología fotovoltaica. “La tecnología solar más común sólo emplea una pequeña parte de la radiación solar y el resto se desaprovecha. Queremos diseñar partículas que ayuden a convertir la parte del espectro que no sirve en energía útil”, explica María Cruz López. De este modo, los expertos lograrían producir paneles solares mucho más eficientes que los actuales. Este estudio ha sido financiado por fondos propios de la Universidad de Málaga.

Referencias

López, M.C.; Navarrete, E.; Gaba’s, M.; Ramos, J.R.; Martín, R. (2020). ‘Photovoltaic modules designed for architectural integration without negative performance consequences’. Applied Energy 279, 115741.

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