Un equipo internacional de investigación ha desarrollado un panel solar que utiliza una lámina posterior fabricada con una resina natural de poliéster y zeolita como alternativa a las láminas posteriores convencionales de tereftalato de polietileno (PET).
La innovación propuesta, según sus creadores, pretende reducir el impacto ambiental de las láminas de PET y mejorar las propiedades térmicas y mecánicas del módulo solar. La lámina posterior de fibra natural se fabricó mediante moldeo por transferencia de resina asistida por vacío (VARTM, por sus iniciales en inglés), lo que, según los científicos, garantiza una gestión térmica y un aislamiento óptimos.
En el artículo «Comprehensive study on zeolitepolyester composite coated sheet for eco-friendly solar panels for enhanced panel performance and reduced panel temperature» (Estudio exhaustivo sobre láminas recubiertas de compuesto de zeolita y poliéster para paneles solares ecológicos para mejorar el rendimiento del panel y reducir su temperatura), publicado en scientific reports, el grupo de investigación explicó que el uso de una fibra natural recubierta de resina de zeolita-poliéster era clave para mejorar el rendimiento y reducir la acumulación de calor en los paneles.
«El uso de compuestos de zeolita-poliéster con fibras naturales garantiza una excelente integridad estructural, uniformidad y fiabilidad», subrayaron los científicos. «Aunque el coste inicial puede ser mayor, los beneficios a largo plazo incluyen menores costes de mantenimiento y mejores prestaciones, especialmente en condiciones duras».
El proceso VARTM utiliza el vacío para facilitar el flujo de resina hacia una capa de fibra contenida en un molde cubierto por una bolsa de vacío. Tras la impregnación, la pieza de material compuesto se puede «curar» a temperatura ambiente y, en ocasiones, se realiza un postcurado opcional.
Los investigadores iniciaron el proceso encerando la superficie de la mesa de fabricación, marcando las dimensiones, colocando tubos en espiral y fijando cinta selladora. A continuación, utilizaron la película para hacer un acabado «liso» para la lámina posterior y colocaron otras esteras de fibra sobre la película. A continuación, se colocó encima otra capa formada por una lámina pelable y una malla verde, tras lo cual se conectó el tubo de vacío con el tubo en espiral mediante un conector en T.
Además, se colocó un puerto de alimentación en el centro para las fibras monocapa y otros dos puertos de alimentación en diagonal. A continuación, colocaron una cubierta de vacío en el perímetro de la cinta selladora. «La dimensión de la lámina posterior era de 20 x 20 cm, y el grosor de la lámina se mantuvo entre 1,5 y 3 mm», declararon los investigadores. «Para cada capa de fibras suministradas se utilizaron 90 g de zeolita y 135 g de poliéster».
El grupo construyó un panel solar policristalino de 4,5 W con Ecolam Max 3, un laminador automático de módulos solares con cinta de carga y descarga.
El panel de 20 cm x 20 cm utiliza un marco de aluminio y células dispuestas en dos columnas, cada una de las cuales está conectada al diodo de derivación para formar una cadena independiente de células.
Según el equipo de investigación, la versión recubierta mostró un aumento del 8% en el voltaje y del 6% en el flujo de corriente en comparación con los paneles convencionales, mientras que los paneles de sisal puro exhibieron un 4% más de voltaje y un 3% más de corriente.
«Los paneles de sisal puro recubiertos mostraron un aumento del 12% en la producción de energía, mientras que los paneles de sisal puro sin recubrir demostraron un aumento del 7% en comparación con los paneles convencionales», explicaba además. «La eficiencia de los paneles solares mejoró del 9,75% al 10,8% con sisal puro recubierto y al 10,2% con láminas traseras de fibra de sisal puro».
Los académicos también descubrieron que la producción de las fibras de sisal emitía un 60% menos de CO2 y requería un 50% menos de energía que las láminas posteriores de PET. «Los paneles solares con láminas de fibra de sisal presentan una resistencia adecuada a la tracción y al impacto y reducen la temperatura de funcionamiento entre 2 y 3 ºC, lo que garantiza un funcionamiento estable y minimiza la pérdida de calor», añadieron.
De cara al futuro, el grupo afirma que las láminas traseras de fibra de sisal pueden utilizarse «eficazmente» en la fabricación de paneles solares para mejorar el rendimiento y la sostenibilidad. «La aplicación de compuestos de zeolita-poliéster reforzados con fibras naturales en paneles solares no sólo responde a las preocupaciones medioambientales, sino que también ofrece una vía para desarrollar soluciones de energía solar de alto rendimiento, duraderas y sostenibles», concluyó.
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