Equipe chinesa desenvolve filme condutor transparente de dupla camada com taxa de remoção de poeira eletrostática de 96,36% em painéis fotovoltaicos

De acordo com pt.wedoany.com-Uma equipe de pesquisa chinesa desenvolveu um filme condutor transparente de dupla camada para remoção de poeira eletrostática sem contato em painéis solares, utilizando nanotubos de carbono de parede simples (single-walled carbon nanotubes, SWCNTs) e fluoreto de magnésio (MgF2). Nos testes, a taxa de remoção de poeira eletrostática da amostra com revestimento de MgF2 foi de 96,36%, enquanto o filme de controle de SWCNT sem MgF2 apresentou cerca de 84,08%; a transmitância máxima foi de 91,4%, a névoa mínima de 0,12% e a eficiência normalizada após limpeza de 91,97%.

Os SWCNTs são simultaneamente condutores e transparentes, mas sua superfície é relativamente rugosa, o que facilita a adsorção de poeira; a camada de MgF2 é usada para alisar a superfície e auxiliar na remoção de poeira. O estudo investigou o efeito da espessura do MgF2 nas propriedades ópticas, elétricas, superficiais e de remoção de poeira eletrostática do filme.

A preparação foi realizada sobre substrato de vidro de 50 mm × 50 mm × 0,7 mm: primeiro, os SWCNTs foram dispersos em água com dispersante e agente de formação de filme, aplicados com barra de revestimento para formar uma rede condutora, seguidos de recozimento e lavagem; em seguida, MgF2 foi depositado por evaporação por feixe de elétrons nas espessuras de 40 nm, 80 nm, 120 nm e 160 nm. O filme de SWCNT sem MgF2 foi usado como controle.

Após a caracterização, o vidro revestido foi colocado sobre uma célula fotovoltaica e testado com areia natural proveniente dos desertos de Kubuqi, Tengger e Taklamakan. Uma fonte de corrente contínua externa e uma placa metálica a 1 cm do revestimento aterrado geraram um campo elétrico, medindo-se a proporção de remoção de areia e a potência de saída da célula após a limpeza.

Os resultados mostraram que a camada de MgF2 de 80 nm a 120 nm apresentou um equilíbrio entre desempenho óptico, superficial e de limpeza eletrostática. A deposição moderada preservou a rede contínua de SWCNT, reduzindo a rugosidade quadrática média de 5,316 nm para 3,747 nm; o ângulo de contato com água atingiu 111°, a energia superficial total caiu para 19,68 mN/m e a taxa de autolimpeza aumentou de 65,01% para 78,68%, indicando que o MgF2 pode reduzir a adesão de poeira e promover a remoção por lavagem com água.

A deposição de MgF2 melhorou o desempenho óptico, mas quanto mais espessa a camada, maior a perda de condutividade. Os pesquisadores consideram que o revestimento de 80 nm oferece o melhor compromisso entre desempenho optoeletrônico e remoção de poeira; se a prioridade for a transmitância e a recuperação da potência fotovoltaica, o revestimento de 120 nm é preferível.

O artigo "Thickness-engineered SWCNT/MgF2 bilayer transparent conductive films for coupled antireflection and electrostatic dust removal on photovoltaic panels" foi publicado na Materials & Design. As instituições participantes incluem a Universidade Norte da China de Energia Elétrica (North China Electric Power University), o Instituto de Pesquisa de Energia Elétrica de Sichuan da State Grid (State Grid Sichuan Electric Power Research Institute), a Yingli Energy Development e a Universidade de Hebei (Hebei University).