Partiendo de las propiedades de autolimpieza 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 pueden optimizarse para eliminar el polvo de los paneles solares para mantener la eficiencia y la absorción de la luzLa nueva técnica eliminó el 98% de las partículas de polvo.
En un nuevo estudio publicado en ACS Langmuir , los investigadores confirmaron que modificar 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 de polvo en paneles solares es un gran desafío 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 la naturaleza, observamos que la hoja de loto permanece libre de polvo y patógenos debido a su superficie nanotexturada y una fina capa hidrofóbica de cera que repele el agua", dice Tabea Heckenthaler, 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 laborioso limpiarlas constantemente, por lo que estamos tratando de imitar este comportamiento en una célula solar".
Los investigadores exploraron el efecto de modificar un sustrato de silicio Si, un semiconductor utilizado en las células fotovoltaicas, para imitar las propiedades de autolimpieza de la hoja de loto, ya que el agua cae por las hojas y elimina la contaminación.
Se sabe que la superhidrofobia reduce la fricción entre las gotas de agua y la superficie, lo que permite que las gotas de agua resbalen las partículas limpias de las superficies. Sin embargo, las fuerzas que unen y separan las partículas de las superficies durante el mecanismo de autolimpieza y el efecto de las nanotexturasen estas fuerzas no se entienden 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 paneles solares: 1 superficies hidrofílicas lisas hidrofílicas hidrofílicas 2 y 3 nanotexturadas hidrofóbicas lisas 4superficies hidrofóbicas. Esto se logró mediante el grabado químico húmedo de la superficie para crear nanocables en la superficie y, adicionalmente, aplicar un recubrimiento hidrofóbico.
La eliminación de partículas aumentó de 41% en obleas de Si lisas hidrofílicas a 98% en superficies nanotexturadas a base de Si superhidrofóbicas. Los investigadores confirmaron estos resultados midiendo la adhesión de una partícula de tamaño micrónico al sustrato plano y nanotexturado usando un microscopio de fuerza atómica.Encontraron que la adhesión en el agua se reduce en un factor de 30.
"Determinamos que la razón del aumento de la eliminación de partículas no es la baja fricción entre las gotitas y las superficies superhidrofóbicas", dice Heckenthaler. "Más bien, es el aumento de las fuerzas que pueden separar las partículas de las superficies. Los métodos experimentalesque utilizamos y el criterio para la eliminación de partículas que derivamos se puede implementar para diseñar superficies de autolimpieza que exhiban diferentes químicos y / o texturas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Asociados estadounidenses, Universidad Ben-Gurion del Negev . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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