La energía solar es clave en España por su abundante sol. De hecho, las placas solares cuentan con una gran presencia en el país, aunque hay otras alternativas: desde un invento para que las ventanas también generen energía hasta otro que sigue la trayectoria del Sol.

Aun así, las placas solares son la primera opción de los usuarios que buscan reducir el coste de las facturas de la luz y producir energía limpia y respetuosa con el medioambiente. Para disparar su rendimiento se ha ideado un ingenioso invento.

Los paneles fotovoltaicos tienen en el sobrecalentamiento una de sus limitaciones críticas. Más del 75% de la energía solar instalada del mundo depende de celdas solares que transforman únicamente el 20% de la luz en electricidad, según diversos estudios actuales.

El resto se acaba perdiendo en forma de calor o reflexión, lo que reduce de forma drástica su eficiencia y acelera su degradación. Al menos hasta ahora, ya que unos investigadores han ideado un revolucionario material que acaba con este problema.

El objetivo no sólo es mejorar significativamente el rendimiento de las placas solares un 12%, sino que también alargar su vida útil. Todo ello sin necesidad de que el usuario tenga que cambiar la instalación, lo que supone otra importante ventaja.

Un material innovador

Un equipo internacional de investigadores, liderado por la Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdalá (KAUST) en Arabia Saudí, ha fabricado un innovador material que es capaz de mejorar la eficiencia y longevidad de las placas solares.

Este material destaca principalmente por estar compuesto por polímero acrílico barato y cloruro de litio, y cuenta con capacidad higroscópica, según han descrito los investigadores en su estudio publicado en la revista científica Materials Science and Engineering.

El principal aliciente de este nuevo material es que posee la capacidad de absorber la humedad del aire por la noche para liberarla durante el día, lo que permite enfriar las placas solares sin necesidad de utilizar energía adicional.

Según explican los investigadores, su material no necesita ventiladores ni bombas. Además, destaca por tener una fabricación simple sin químicos ni procesos especializados, y por ser compatible con instalaciones solares ya existentes.

Este material está diseñado como una capa de enfriamiento evaporativo que se fija a la superficie posterior de los paneles fotovoltaicos y aprovecha así su capacidad higroscópica.

En un entorno de laboratorio controlado, el agua almacenada en una capa de este material compuesto de 10 milímetros de espesor alcanzó una potencia de enfriamiento operativo de 373 W/m², según detallan los investigadores.

Para garantizar un enfriamiento óptimo de los paneles fotovoltaicos, "es crucial mantener una tasa de evaporación constante para liberar la humedad durante todo el día", sostienen en el estudio. Para demostrar su eficiencia, los investigadores realizaron una serie de pruebas de este material en el desierto saudí.

Unos ensayos que duraron 20 días y que demostraron la robustez de esta capa de enfriamiento en condiciones naturales. Su invento logró una reducción de temperatura máxima de 14,1 °C en condiciones ambientales de 38 °C, lo que mejoró la potencia máxima de salida del panel fotovoltaico en un 12,9%.

A lo largo de un ciclo de enfriamiento diario de 10 horas, la potencia promedio de enfriamiento por evaporación fue de aproximadamente 175 W/m², según indican los investigadores en el estudio.

El resultado fue una disminución de temperatura promedio de 9,4 °C y un aumento correspondiente del 10,2 % en la potencia promedio de salida del panel fotovoltaico. Además, otras pruebas en zonas frías y lluviosas en Estados Unidos demostraron que la tecnología funciona en todo tipo de climas.

Aumenta la vida útil

Los investigadores también descubrieron durante las pruebas de este innovador material que su capa de enfriamiento promete extender significativamente la vida útil operativa de las placas solares en más de un 200%.

También promete reducir el costo normalizado de la electricidad, es decir, el coste medio de generar electricidad a lo largo de toda la vida útil de una central o instalación eléctrica, en un 18%. De esta manera, el descubrimiento de los investigadores del KAUST se presenta como "una solución viable para la implementación a gran escala en parques solares, particularmente en climas cálidos y húmedos".

Qiaoqiang Gan, que lideró el proyecto, destaca en el estudio que su equipo de investigadores está especializado en materiales que permiten la refrigeración pasiva en múltiples aplicaciones, como invernaderos o dispositivos electrónicos.

Para poder validar la tecnología en condiciones reales y extremas, los investigadores colaboraron con el laboratorio de Stefaan De Wolf, profesor del KAUST reconocido por romper récords en eficiencia fotovoltaica.

Esta tecnología también cuenta con otras ventajas. Por ejemplo, al alargar la vida útil de las placas solares reduce su frecuencia de reemplazo, lo que implica menos residuos electrónicos y un menor uso de materias primas.

También implica que haya menos emisiones asociadas a la fabricación de los paneles fotovoltaicos y permite la expansión de la energía solar a aquellas regiones con climas extremos, donde antes era inviable colocar celdas fotovoltaicas.