A napelemek új, ultravékony bevonata öntisztítóvá teheti azokat

A napenergia az egyik leggyorsabban növekvő megújuló energiatechnológia, és egyre fontosabb szerepet játszik a globális energiaátalakításban. De már a napelemeken vagy a tükrökön felhalmozódó por is jelentős probléma, ami szintén csökkenti a hatékonyságot.

Tisztításuk drága és időigényes folyamat, emellett liter vizet is használ. A szennyeződéstaszító, könnyen tisztítható felületek biztosítják a homlokzatok átlátszóságát és tisztaságát, valamint hatékonyabb és egyenletesebb energiatermelést a napelem moduloknál, kevesebb karbantartási költség mellett.

A német Fraunhofer Organic Electronics, Electron Beam és Plasma Technology FEP mérnökei egy ultravékony, szennyeződéstaszító bevonatot fejlesztettek ki a napelemekhez, amelyek öntisztítóvá teszik azokat. A kristályos titán-oxidot az ultravékony üvegre hengerről-hengerre való eljárással vitték fel, így hidrofób felületeket értek el, amelyek UV fény hatására szuperhidrofilek lesznek.

A kutatók szerint a titán-dioxid egy olyan anyag, amely hidrofób (taszítja a vizet), ha nincs kitéve ultraibolya (UV) sugárzásnak, és szuperhidrofil (nagyon vízvonzóvá válik), ha kisugárzik. Fotoindukált hidrofilitás esetén a felület körülbelül 30 perces napszerű UV-fénnyel történő besugárzás után hidrofóbból szuperhidrofilré változik.

Amikor az ilyen titán-dioxid bevonattal ellátott üveghomlokzatokra vagy napelemekre forgalmi por, homok vagy egyéb szennyeződés rakódik le, azt a felület éjszakai hidrofóbsága gyöngyöző esőcseppeken keresztül lemossa. Ezenkívül a hidrofób és szuperhidrofil tulajdonságok ciklikus váltakozása azt jelenti, hogy a szennyeződés nem tapad a felületre a nap folyamán.

Ezen túlmenően, ha a titán-oxidot UV fénnyel aktiválják, fotokatalízissel lebontja a felületen lévő szerves molekulákat. Ez olyan antibakteriális és steril felületeket hoz létre, amelyek különösen érdekesek az orvostechnikában vagy a rugalmas kijelzőkkel kapcsolatban.

„A felületek fotoindukált hidrofilitására összpontosítunk” – magyarázza Valentin Heiser végzős hallgató, a Fraunhofer FEP-től. „A hatás fokozása érdekében először vigyünk fel kristályos titán-oxidot ultravékony üvegre tekercsről tekercsre történő eljárással. Ez nagyon hatékony. Az ultravékony és könnyű üveg utólag felhordható homlokzatokra, vagy kompozit anyagként közvetlenül beépíthető a napelem modulokba – és akár ívelt felületekre is.”

A kutatók elkészítették az első bevonatokat – egy 30 cm széles és 20 m hosszú, 100 mikrométer üvegvastagságú vékony üvegtekercset 30-150 nanométer vastagságú titán-oxiddal vontak be roll-to-roll rendszerben. Ez a vékony üveg tekercsről tekercsre történő bevonására szolgáló kísérleti üzem a Fraunhofer FEP-ben található.

A Fraunhofer FEP tudósai most azon dolgoznak, hogy a titán-dioxid és a vékony üveg tulajdonságait optimális és költséghatékony módon kombinálják annak érdekében, hogy az innovatív termékeket az iparággal együtt piacra vigyék. Dolgoznak azon is, hogy megvizsgálják a polimer fóliák alkalmazásának lehetőségét. A jövőben a csapat olyan rétegrendszereken is dolgozni kíván, amelyek nem csak UV fénnyel, hanem látható fénnyel is aktiválhatók.