Investigadores del Instituto Indio de Tecnología de Bombay han evaluado el impacto de la lluvia sobre los recubrimientos antisuciedad para paneles solares y han descubierto que su vida útil puede variar significativamente dependiendo del clima local y del escenario de instalación.
“La principal novedad de este trabajo es el desarrollo de un marco para predecir la vida útil de los recubrimientos antisuciedad bajo exposición a la lluvia mediante la integración de parámetros de degradación obtenidos experimentalmente con el modelo de Peck modificado por Arrhenius, que considera por separado los efectos de la temperatura y el pH sobre la degradación, y la regla de Miner, que predice la falla de un material bajo estrés cíclico variable”, declaró a pv magazine la autora correspondiente, Sonali Bhaduri. “El estudio investiga cómo los parámetros ambientales, como el pH del agua de lluvia, la temperatura y las condiciones de instalación, influyen en la degradación y la vida útil del recubrimiento”.
“Los resultados mostraron que los recubrimientos expuestos con ángulos de inclinación inferiores a su ángulo de escurrimiento presentan una vida útil sustancialmente menor debido a la retención prolongada de agua sobre la superficie. El trabajo también destaca la mayor dependencia de algunos recubrimientos basados en fluoropolímeros respecto al pH del agua de lluvia, en comparación con los recubrimientos basados en fenilsilicona”, añadió Bhaduri.
Los investigadores determinaron experimentalmente la energía de activación y el factor de dependencia del pH para cuatro recubrimientos hidrofóbicos antisuciedad comerciales mediante pruebas aceleradas de inmersión en agua a diferentes temperaturas y niveles de pH. Estos parámetros de degradación se vincularon posteriormente con datos meteorológicos reales de distintas ubicaciones geográficas para estimar la vida útil del recubrimiento bajo condiciones exteriores realistas.
El grupo de investigación investigó la durabilidad de cuatro tipos de recubrimientos hidrofóbicos sobre muestras de vidrio solar de 5 cm × 2,5 cm. Tres recubrimientos, etiquetados como A, B y D, estaban basados en fluoropolímeros, mientras que un cuarto recubrimiento, denominado C, estaba basado en fenilsilicona. Quince muestras de cada recubrimiento fueron sumergidas en soluciones acuosas con pH controlado a temperaturas de 25 °C, 45 °C, 65 °C y 97 °C para evaluar el comportamiento de degradación bajo condiciones simuladas de agua de lluvia.
Se realizaron periódicamente mediciones del ángulo de contacto, y los recubrimientos se consideraron fallidos cuando el ángulo descendía por debajo de 90°, lo que indicaba pérdida de hidrofobicidad y de capacidad de autolimpieza. También se realizaron experimentos adicionales a pH 5, 6 y 7 a 45 °C para determinar el factor de dependencia del pH de los recubrimientos.
Las pruebas mostraron que la vida útil del recubrimiento disminuyó con el aumento de la temperatura en todos los tipos de recubrimiento. Además, los científicos descubrieron que los recubrimientos basados en fluoropolímeros mostraron una dependencia del pH significativamente mayor que su contraparte basada en fenilsilicona, lo que pone de relieve diferencias en el comportamiento de degradación bajo condiciones ácidas.
El análisis también demostró que los recubrimientos expuestos a mayores precipitaciones y condiciones ácidas experimentaron vidas útiles más cortas, mientras que el Recubrimiento C mostró la menor sensibilidad a los cambios de pH y el desempeño más estable en general. “Todos los recubrimientos mostraron una menor vida útil bajo pH variable cuando fueron expuestos con un ángulo de inclinación inferior a su respectivo ángulo de escurrimiento”, añadieron los académicos.
Los investigadores advirtieron que las predicciones de vida útil presentadas en el estudio deben interpretarse como indicadores relativos del desempeño del recubrimiento bajo condiciones específicas, más que como estimaciones precisas de la vida útil real en servicio. “En entornos exteriores reales, la degradación del recubrimiento está gobernada por la influencia combinada de múltiples factores de estrés ambiental”, señalaron también.
“Nuestro enfoque proporciona una vía para la selección de recubrimientos específica para cada clima y puede servir como base para futuros modelos de factores combinados de estrés ambiental que afectan la confiabilidad y durabilidad fotovoltaica”, concluyó Bhaduri.
Los hallazgos de la investigación fueron presentados en el estudio “Lifetime Prediction of Antisoiling Coatings Undergoing Degradation due to Rain” (Predicción de la vida útil de recubrimientos antisuciedad que sufren degradación debido a la lluvia), publicado en Progress in Photovoltaics.
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