Risolvere gli sporchi problemi dei pannelli solari
I pannelli solari si sporcano. Polvere, sabbia e altre sostanze si accumulano sulla loro superficie, impedendo all’energia della luce solare di raggiungere le celle solari e causando enormi perdite di efficienza nei sistemi fotovoltaici. Tuttavia, visto che oltre che molto costosa la pulizia dei pannelli solari è anche laboriosa, che cosa si può fare? Alcuni ricercatori che lavorano al progetto NewSkin, finanziato dall’UE, hanno trovato un modo per affrontare questo problema sviluppando superfici idrofobiche, o idrorepellenti, che diventano super idrofile se esposte alla luce UV. A differenza delle superfici idrofobiche, su cui l’acqua viene respinta e forma goccioline, le superfici super idrofile hanno una spiccata affinità con l’acqua, che si spande su di esse, massimizzando il contatto con il materiale. Ciò può aiutare a rendere la rimozione dello sporco dai pannelli e dalle facciate in vetro non solo meno cara, mediante la riduzione dei costi di manutenzione, ma anche più efficiente in termini di tempo, migliorando inoltre la produzione di energia solare. «Ci stiamo concentrando sull’idrofilia fotoindotta sulle superfici», spiega Valentin Heiser, studente laureato del Fraunhofer Institute for Organic Electronics, Electron Beam and Plasma Technology FEP (Fraunhofer FEP), in Germania, partner del progetto NewSkin, in un comunicato stampa pubblicato sul sito web dell’istituto. «Per migliorare questo effetto, applichiamo per la prima volta ossido di titanio in forma cristallina a del vetro ultrasottile con un processo “roll-to-roll”. Si tratta di un processo di produzione molto efficiente. Il vetro ultrasottile e leggero può essere poi applicato alle facciate o inserito direttamente all’interno dei moduli solari come materiale composito, persino su superfici curve.»
Un cambiamento in 30 minuti
In assenza di radiazioni UV, il biossido di titanio (TiO2) è idrofobico e porta alla formazione di goccioline d’acqua. Tuttavia, dopo aver irradiato con luce UV una superficie rivestita con TiO2 per circa 30 minuti, i ricercatori del Fraunhofer FEP hanno scoperto che da idrofobica diventava super idrofila. Ciò significa che le superfici con un rivestimento di TiO2 non consentono allo sporco di depositarsi, se non tutt’al più in piccolissime quantità. Il comunicato stampa prosegue: «Se, ad esempio, polvere causata dal traffico, sabbia o altro sporco si depositano sulle superfici in vetro o sui pannelli solari, l’idrofobicità notturna li lava via grazie alla formazione di gocce di pioggia. Inoltre, l’alternanza ciclica di proprietà idrofobiche e super idrofile fa sì che lo sporco non aderisca alla superficie durante il giorno.» Attualmente, i ricercatori hanno sviluppato i primi rivestimenti, coprendo un rotolo largo 30 centimetri e lungo 20 metri di vetro sottile (spesso 100 micrometri) con uno strato di ossido di titanio, il cui spessore va da 30 a 150 nanometri, in un sistema “roll-to-roll” di un impianto pilota al Fraunhofer FEP. Tuttavia, sono ancora presenti alcune sfide da superare. Il vetro sottile è un nuovo substrato che si rompe molto facilmente ed è estremamente sensibile allo stress termico e a quello meccanico. Inoltre, il TiO2 possiede caratteristiche di idrofobicità e idrofilia solo quando si trova in forma cristallina, per la quale, durante la produzione, sono necessarie delle temperature elevate. Il comunicato stampa aggiunge: «Finora non si sono potuti utilizzare i rivestimenti per polverizzazione catodica con questi requisiti nella tecnologia “roll-to-roll” poiché i substrati comuni, come ad esempio le pellicole, non erano in grado di resistere alle temperature elevate. È qui che il vetro sottile ci fornisce un’alternativa valida.» La ricerca condotta nell’ambito di NewSkin (Innovation Eco-system to Accelerate the Industrial Uptake of Advanced Surface Nano-Technologies.) ha permesso agli scienziati del Fraunhofer FEP di lavorare alla combinazione delle proprietà del TiO2 e del vetro sottile in modo ottimale ed efficiente in termini di costi al fine di immettere sul mercato prodotti innovativi. Alcuni ricercatori dell’Università di Uppsala, partner svedese del progetto, stanno inoltre lavorando al trasferimento dei risultati alle pellicole polimeriche. Per maggiori informazioni, consultare: sito web del progetto NewSkin
Parole chiave
NewSkin, pannello solare, vetro, biossido di titanio, ossido di titanio, idrofobico, super idrofilo
