Investigadores alemanes han desarrollado una fina película que permite que los módulos fotovoltaicos se incorporen al exterior de los edificios

La instalación de placas solares en el tejado o la cubierta de los edificios ha pasado de ser una rareza a convertirse en una estampa habitual en el paisaje urbano y una pieza clave para la sostenibilidad y el autoconsumo energético. Existen alternativas, como los paneles que se cuelgan en terrazas y balcones, pero la más prometedora es la del vidrio fotovoltaico integrado en las fachadas.

Conocida como BIPV (siglas de Building Integrated Photovoltaics), esta tecnología ya se utiliza en tejados y fachadas de miles de edificios de todo el mundo, pero ingenieros e investigadores siguen trabajando en mejorar su eficiencia, estética y durabilidad.

Ahora, el instituto de investigación Fraunhofer FEP, como parte del proyecto Design-PV financiado por el Ministerio Federal de Economía y Energía de Alemania, propone una solución que además de generar energía limpia es estéticamente atractiva y se puede adaptar a distintos tipos de edificios y superficies.

La clave para lograrlo es una técnica de fabricación avanzada llamada litografía de nanoimpresión rollo a rollo (R2R-NIL, por sus siglas en inglés), que permite crear patrones y estructuras a una escala nanométrica de forma continua y a gran velocidad.

Tras varios años de investigación, los ingenieros de Fraunhofer FEP y varias instituciones y empresas colaboradoras han podido obtener un recubrimiento que permite integrar los módulos solares en fachadas de edificios sin comprometer el diseño y con una alta eficiencia energética.

Fácil instalación

Como el espacio para instalar placas solares es limitado en las zonas urbanas, científicos e ingenieros trabajan en diferentes maneras de integrarlas en las ventanas y las paredes de los edificios.

Sin embargo, las células solares basadas en silicio presentan algunos problemas de transparencia y diseño, que no siempre permiten instalarlas en superficies acristaladas o que limitan mucho su eficiencia.

Por eso, para aumentar la aceptación de esta tecnología, el proyecto Design-PV busca la manera de que los módulos fotovoltaicos sean rentables, duraderos y visualmente atractivos en las fachadas de los edificios.

La litografía de nanoimpresión rollo a rollo, que también tiene aplicaciones en sectores como la biomedicina, la electrónica o métodos de seguridad antifalsificación, es la que permite ‘imprimir’ grandes superficies de láminas decorativas para los módulos fotovoltaicos.

El objetivo es conseguir que sean imposibles de distinguir de otros elementos metálicos decorativos utilizados para cubrir fachadas, sin que pierdan eficiencia a la hora de convertir la radiación solar en electricidad.

Con la colaboración del Instituto de Investigación de Energía Solar de Hamelín (ISFH) y la empresa Surteco, se fabricaron varios módulos de fachada fotovoltaicos, tanto activos como no activos, y se sometieron a varias pruebas en condiciones de laboratorio.

Estas pruebas, afirma Steffen Günther, director del proyecto en Fraunhofer FEP, «muestran que los módulos fotovoltaicos con acabados decorativos son visualmente indistinguibles de los elementos de fachada convencionales y, dependiendo del acabado, alcanzan hasta el 80% del rendimiento de los módulos de comparación sin cubrir».

Desafíos a superar

Uno de los grandes desafíos del proyecto era conseguir que las películas decorativas se adhirieran de forma duradera tanto al cristal de los módulos fotovoltaicos como a la superficie metálica de los elementos de la fachada. Esto supone un importante paso adelante, ya que los aspectos estéticos se suelen considerar como uno de los mayores obstáculos para la aceptación del BIPV.

En ese sentido, uno de los elementos clave a la hora de desarrollar esta solución es su capacidad para ‘pegarse’ al sustrato de ETFE, un termoplástico de alto rendimiento que se ha consolidado como innovadora alternativa al vidrio en la arquitectura moderna.

Este material, habitual en la industria aeroespacial, se utiliza en forma de láminas delgadas y flexibles, y es cada vez más habitual gracias a su ligereza, transparencia y resistencia.

Su superficie es antiadherente, lo que le confiere propiedades de autolimpieza, y la lluvia suele ser suficiente para arrastrar la suciedad acumulada. Y eso suponía un problema a la hora de adherir las películas decorativas desarrolladas por los ingenieros de Fraunhofer FEP.

Para solventarlo, Günther y su equipo han desarrollado un tratamiento especial antes de recubrir las láminas de ETFE. Es un proceso de plasma «que hace rugosa la capa de interfaz de la película de ETFE a escala nanométrica, mejorando así significativamente la adhesión de las capas decorativas».

Ahora la prioridad de los investigadores alemanes es preparar nuevas pruebas con diseños y colores adicionales, para comprobar hasta qué punto son viables y no afectan a la eficiencia energética. También quieren poner en marcha experimentos en entornos reales para confirmar la estabilidad y la resistencia a la intemperie de estos recubrimientos para poder validar su uso a escala comercial.

Versión anterior

El proyecto es sucesor de otro similar llamado Design2PV, que ya dio sus frutos con anterioridad. Su anterior versión permite una gran libertad de diseño al emplear células solares fragmentadas en secciones más pequeñas, conocidas como subcélulas, que pueden tener diferentes formas.

Estas subcélulas se conectan primero en paralelo para formar agrupaciones individuales con diseños en los que prima la estética. Posteriormente, estas agrupaciones se conectan en serie entre sí, de manera similar a como se hace en los módulos solares convencionales.

Gracias a esta técnica, las subcélulas de diferentes formas, tamaños y colores se pueden organizar con una libertad casi total, permitiendo «crear estructuras, patrones o gradientes con un efecto casi pictórico».

Los módulos semitransparentes resultantes se utilizaron para recubrir las ventanas de una casa piloto, en la que se ha puesto a prueba la eficiencia de estos nuevos paneles y se ha confirmado su viabilidad para futuros diseños.

Fuente: elespanol.com