DESAFIO

Artículos científicos

• Ángel Andueza; Cristina Pinto; David Navajas; Joaquín Sevilla (2021): “Enhanced thermal performance of photovoltaic panels based on glass surface texturization”, Optical Materials, Volume 121, November 2021, 111511 (https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.111511)

ALCANCE Y RESULTADOS DEL PROYECTO:
El proyecto DESAFIO tiene como objetivo la mejora en la eficiencia de los módulos fotovoltaicos a través del desarrollo de estructuras fotónicas El objetivo es que estas estructuras fotónicas mejoren el atrapamiento de la radiación solar incidente en la célula solar fotovoltaica y que la refrigeren de forma pasiva, de forma que disminuya la temperatura de funcionamiento de los módulos fotovoltaicos, aumentando así su eficiencia y durabilidad (Figura 1).En este proyecto colaborativo, el consorcio está compuesto por ADItech como coordinador, CENER como líder técnico y la UPNA como socio en colaboración.

En esta segunda fase del proyecto, se han aplicado los desarrollos conseguidos en las pasadas anualidades a la tecnología bifacial, que se encuentra en claro auge actualmente debido a la mejora en producción que proporciona. Esta tecnología bifacial que habitualmente se fabrica en una configuración vidrio/vidrio, permitirá añadir la ventaja de la refrigeración pasiva también en la cara posterior. De esta manera, el objetivo de este proyecto aplicado a la tecnología bifacial contribuye a la disminución del LCOE por medios fotovoltaicos, favoreciendo la transición hacia un modelo energético sostenible, y desplazando el consumo de los combustibles fósiles.

Más concretamente, en esta fase del proyecto se han desarrollado modelos de albedo para diferentes superficies con los que evaluar la ganancia de energía (UPNA; ver Figura 2 a continuación) que proporciona la cara inferior cuando se coloca el panel bifacial en diferentes
entornos en términos de albedo. Se ha llegado a la conclusión de que los texturizados de la cara inferior apenas afectan a lo que ocurre en la delantera. Estos modelos abarcan todo el rango espectral opto-radiativo, longitudes de onda desde 300 nm hasta 15 micras, y que incluye todos los componentes de los módulos fotovoltaicos, esto es, célula, materiales poliméricos y vidrio.

Asimismo, se ha desarrollado un modelo térmico de los paneles solares bifaciales funcionando en exterior, con el que evaluar el efecto térmico real (ver Figura 3 del campo experimental, CENER) derivado de las variaciones en la potencia radiativa conseguida. A fin de validar los resultados del modelo térmico se ha construido y puesto a punto un calorímetro diferencial mejorado con el que obtener experimentalmente la capacidad de refrigeración de distintas muestras (diseñadas y fabricadas para optimizar el enfriamiento radiativo). La UPNA ha completado el prototipo versión 2.0 y se han realizado multitud de medidas, en interior y en exterior, de gran utilidad para caracterizar la capacidad de refrigeración de las muestras. Los resultados obtenidos con el calorímetro permiten ajustar parámetros de este modelo de forma que resulte más realista.

Tras los desarrollos realizados, se concluye que la funcionalidad de atrapamiento de la luz por parte de las pirámides aleatorias es difícilmente mejorable, incluso por parte de las pirámides periódicas, a las que hay que añadir la dificultad en su fabricación. Sin embargo, estructurando el vidrio, se han fabricado minimódulos con respuesta bifacial mejorada. La corriente producida aumentaba aproximadamente un 3% a incidencia normal, y a 80 º de incidencia, la mejora es de más del 6%; este parámetro está directamente relacionado con el desempeño bifacial, ya que la reflectancia del albedo suele ser de naturaleza difusa.

En relación a la refrigeración pasiva, se han fabricado vidrios, con refrigeración radiativa mejorada (CENER), que, en caracterización con el calorímetro diferencial 2.0 han determinado una disminución de temperatura de 4 ºC, y potencias de refrigeración de 12 W/m2. Asimismo, y
aunque las muestras mostraban una absorbancia mejorada, también se detectó un aumento de su absorbancia en el visible, efecto negativo que puede contrarrestar el efecto el aumento en la refrigeración radiativa. Igualmente, cabe destacar que en agosto de 2021 se publicó el artículo sobre refrigeración pasiva en la revista Optical Materials (Elsevier, Q1, índice de impacto 3,06): Enhanced thermal performance of photovoltaic panels based on glass surface texturization, https://doi.org/10.1016/j.optmat.2021.111511 donde se realiza un estudio y una optimización del diseño de estructuras con capacidades de refrigeración pasiva.