Módulos BIPV para fachadas diseñados con chapas de piedra

Investigadores del Instituto para la Investigación de la Energía Solar de Hamelín (ISFH), en Alemania, han desarrollado dos técnicas diferentes para integrar chapas de piedra en módulos solares convencionales y hacerlos aptos para proyectos de energía fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) en fachadas de piedra.

«Con nuestro enfoque, la auténtica superficie rugosa de la piedra permite una integración perfecta de los módulos fotovoltaicos, incluso para un observador que se encuentre a corta distancia de la fachada o que la toque. Es posible utilizar módulos estándar de fabricantes de equipos originales (OEM) y aplicarles la piedra frontal por costes comparables a los de la impresión en vidrio», dijo el científico de ISFH, Arnaud Morlier, a pv magazine. «Los paneles podrían estar listos para la producción en masa a corto plazo, ya que los revestimientos de piedra están disponibles en el mercado», añadió. «Todos los tipos de módulos de silicio cristalino o de capa fina son adecuados para ello».

Unas de las técnicas consiste en sustituir el cristal frontal de los paneles por una lámina de chapa de piedra; y la otra, en laminar la chapa de piedra natural directamente sobre el cristal frontal. Las chapas de piedra utilizadas son productos a base de resina de 1,5 mm de grosor reforzados con fibras de vidrio y una capa de piedra de hasta 0,5 mm de espesor.

El grupo alemán pudo fabricar cuatro módulos de gran superficie con un tamaño de 1.220×610 mm y un peso de 13 kg cada uno. Todos los paneles se basan en células solares bifaciales de heterounión con un tamaño de 156×156 mm encapsuladas entre dos láminas de película de encapsulación de poliolefina.

Tras mostrar eficiencias fotovoltaicas de hasta el 11,2% con láminas de una sola célula, se han fabricado módulos de prueba más grandes. Algunos módulos se fabricaron añadiendo el revestimiento de piedra en un solo paso de laminación y otros se laminaron primero como los productos convencionales de lámina de vidrio y luego se laminaron una segunda vez para añadir los revestimientos, demostrando así que los revestimientos de piedra pueden añadirse en un módulo ya fabricado, o integrarse durante la producción del módulo.

Los revestimientos de piedra utilizados, y especialmente la capa de resina, absorben la luz en la gama de longitudes de onda UV y visibles. Esta absorción puede reducirse empleando resinas optimizadas. Sin embargo, se dice que los patrones naturales de las chapas causan variaciones espaciales significativas en la fotocorriente, lo que puede, a su vez, causar puntos calientes durante las operaciones fotovoltaicas, advirtieron los científicos. Este problema, sin embargo, podría resolverse comprobando la homogeneidad de la translucidez de la chapa antes de la laminación. Otra solución, añaden, podría ser la fabricación de paneles más pequeños que permitan un ajuste adecuado de las corrientes dentro de una cadena de módulos.

Debido a esta falta de homogeneidad, mientras que las cadenas individuales de los módulos alcanzaron una eficiencia máxima de alrededor del 10%, los módulos modificados lograron una eficiencia máxima de alrededor del 8,5%. A modo de comparación, los módulos utilizados para el experimento sin modificación mostraron una eficiencia del 20,7%. Esta eficiencia reducida a la mitad, según el grupo alemán, está en consonancia con la de otros módulos diseñados con otras técnicas de coloración, incluidas las imágenes impresas o los revestimientos de interferencia monocromáticos, pero tiene la ventaja de ofrecer lo que denomina una «sensación natural y una textura superficial natural». Además, los paneles también pueden utilizarse como paredes de sombreado parcial o elementos de techo semitransparentes.

Las dos técnicas se describen en el artículo “Photovoltaic Modules with the Look and Feel of a Stone Façade for Building Integration”, publicado recientemente en RRL Solar.