EW10 cover 600
Juni 2023

Ultradunne coating kan reinigen van zonnepanelen uit handen nemen

Opvallend werk

62 01

Zonnepanelen verliezen een groot deel van hun efficiëntie als ze aangekoekt zijn door vuil. Schoonmaken is dus een must, maar toch vaak een hele klus. Wat als die panelen dat nu zelf gewoon zouden doen? Duitse onderzoekers lijken dicht bij de oplossing. Het onderzoeksteam ontwikkelde een coating die zijn reactie op water verandert op basis van het tijdstip van de dag, waardoor het vrij snel stof en vuil kan verwijderen.

Een aantaI bedrijven heeft er zelfs een corebusiness van gemaakt: het schoonmaken van zonnepanelen. Logisch, want afhankelijk van de temperatuur en de mate van verontreiniging kan het efficiëntieverlies gemakkelijk oplopen naar zo’n tien procent. De sector kijkt dan ook met bovengemiddelde belangstelling uit naar de zelfreinigende coating die de Fraunhofer-onderzoekers onlangs presenteerden. Het belangrijkste ingrediënt van de coating is titaniumoxide, dat in zijn normale toestand water afstoot en druppels vormt die er gemakkelijk vanaf rollen. Wanneer het mineraal echter wordt blootgesteld aan uv-licht verandert het van toestand en trekt het juist water aan, waardoor het oppervlak nat blijft met een dun laagje water. Dit zorgt in feite voor een zelfreinigende coating. Stof of vuil dat zich overdag ophoopt, kan niet aan het oppervlak blijven kleven omdat het dunne laagje water het tegenhoudt. ‘s Nachts parelt het water op tot druppeltjes die er gemakkelijk afrollen en het vuil met zich meenemen. En als extra bonus: wanneer het titaniumoxide wordt geactiveerd met uv-licht vernietigt het organische moleculen, waardoor het oppervlak effectief wordt gesteriliseerd.

Trilcoating

Onderzoekers van de TU Eindhoven en de WUR presenteerden drie jaar geleden ook een coating die het oppervlak van zonnepanelen zelfreinigend moet maken. In tegenstelling tot de coating van Fraunhofer was de vinding van de Nederlandse onderzoekers niet gebaseerd op de oxidatieve eigenschappen van titaniumoxide onder invloed van zonlicht, maar op de werking van vloeibare kristallen. Deze kunnen namelijk met behulp van elektriciteit van vorm en functie veranderen, waardoor ze een trilling veroorzaken. Dankzij de coating kunnen ook de laklaagjes op zonnepanelen van tijd tot tijd trillen, waardoor vuil en zand van het oppervlak verdwijnen. In feite wordt het oppervlak daarmee zelfreinigend. Met name tijdens een periode dat het langdurig droog is, kan deze ‘trilcoating’  zijn nut bewijzen. Volgens Dick Broer, emeritus hoogleraar aan de TUe  worden deze coatings aan de technische universiteit nog steeds verder geoptimaliseerd. ‘Onderzocht moet nog worden of ze bijvoorbeeld langdurig zonbestendig zijn en bestand tegen (woestijn)zand dat tegen de coating wordt geblazen. Grappig is overigens wel dat de NASA belangstelling heeft getoond voor deze zonnepanelen op de Marsrover of vergelijkbare ruimtevoertuigen. Maar daar worden nog veel strengere eisen gesteld ten aanzien van duurzaamheid. Kortom, er is nog wat onderzoek te doen en andere toepassingen van de coating zijn wellicht wat dichterbij.’

62 02

Een praktische oplossing voor het schoonmaken van verontreinigde pv-panelen is aan meerdere instituten onderwerp van onderzoek. Zo is lang gedacht dat onderzoekers van het University College in Londen dicht bij een oplossing zaten. Zij ontwikkelden al een raam dat zelfreinigend kan zijn bij regen. Het glas beschikt over nanostructuren die lucht vasthouden, waardoor slechts een kleine hoeveelheid regenwater de oppervlakte van het raam bereikt en snel wegdruppelt en onzuiverheden op het glas verwijdert, waar bij conventionele ramen nog sporen achterblijven. Op de markt wordt de nanocoating al aangeboden en sommige producenten van pv-panelen brengen de coating standaard aan. Maar de effectiviteit van de technologie blijkt bij pv niet altijd het beoogde effect te hebben, onder meer doordat de hoek waaronder pv-panelen doorgaans worden opgesteld, ervoor zorgt dat het regenwater met het daarin meegevoerde vuil toch niet snel genoeg wegstroomt.

Commerciële toepassing

Maar de vinding van de Fraunhofer-onderzoekers lijkt in de praktijkproeven tot dusver een grotere kans op een doorbraak en daarmee een commerciële toepassing te hebben. De nieuwe coating van het Fraunhofer-team is ontworpen met het idee om rollen dun glas en in massa te produceren, die kunnen worden aangebracht op bestaande zonnecellen, ramen en andere oppervlakken. Bij tests in een proeffabriek lukte het de ingenieurs dun glas te produceren van 30 cm breed, 20 meter lang en slechts 100 micrometer dik, met een titaniumoxidecoating tot maximaal 150 nanometer.
Er is nog wel een obstakel te overwinnen. De coating kan hitte nog niet goed verdragen. Onderzoek zal daar verder op gericht zijn. Toch achten de onderzoekers de kans groot dat hun oplossing op de markt komt.

Tekst: Mari van Lieshout
Fotografie: iStock