Un equipo de investigación dirigido por la Universidad Imam Abdulrahman Bin Faisal de Arabia Saudita ha llevado a cabo un estudio experimental sobre cómo las diferentes composiciones del polvo afectan al rendimiento fotovoltaico. El estudio examinó cuatro tipos de polvo (montmorillonita, caolinita, bentonita y polvo natural) en paneles solares que funcionan en entornos costeros áridos.
«Los resultados de este estudio tienen implicaciones prácticas para optimizar el mantenimiento fotovoltaico en regiones costeras áridas», explicó el grupo. «Al vincular la composición del polvo con los mecanismos de degradación, las partes interesadas pueden priorizar los programas de limpieza o seleccionar recubrimientos adaptados a los minerales dominantes. Por ejemplo, los recubrimientos hidrofóbicos pueden mitigar la adhesión provocada por la humedad en entornos ricos en calcio, mientras que las regiones ricas en hierro podrían beneficiarse de materiales resistentes al calor».
Los experimentos se llevaron a cabo en Jubail, una ciudad de la costa del golfo Pérsico de Arabia Saudita, clasificada como BWh (desierto cálido) según el sistema climático de Köppen. Se utilizó un panel fotovoltaico policristalino de 20 W para realizar pruebas de rendimiento al aire libre entre el 9 y el 29 de septiembre de 2025. A la máxima potencia, el panel suministró una corriente de 1,14 A y una tensión de 17,6 V, con una tensión en circuito abierto de 21,1 V y una corriente de cortocircuito de 1,29 A.
Las arcillas montmorillonita, caolinita y bentonita se obtuvieron como polvos minerales comerciales y se tamizaron a menos de 45 μm. Las muestras de polvo natural se recogieron manualmente de superficies de vidrio expuestas a las condiciones ambientales en Jubail. La deposición de polvo se realizó en siete etapas, comenzando con una densidad superficial de alrededor de 1,0 g/m² y aumentando gradualmente hasta aproximadamente 7,0 g/m². Las mediciones se tomaron después de cada etapa de deposición.
«El análisis mineralógico mediante SEM-EDX reveló perfiles composicionales distintos que se correlacionan directamente con los patrones de degradación del rendimiento», afirmaron los académicos. «El polvo natural, caracterizado por un alto contenido de sílice (25,37 %) y óxido de calcio (30,52 %), se reveló como el contaminante más perjudicial, ya que provocó una pérdida de potencia del 48 % con una densidad de deposición de 6 g/m² debido a la combinación de la dispersión de la luz y la cementación higroscópica».
Se descubrió que el polvo rico en calcio era especialmente problemático en condiciones costeras, donde la elevada humedad (40-65 % de humedad relativa) transforma las partículas sueltas en capas adherentes resistentes a los mecanismos de limpieza naturales. Por el contrario, el elevado contenido de hierro de la montmorillonita (62,67 %) contribuyó a la degradación térmica, elevando la temperatura de la superficie del panel a 40,4 °C y reduciendo la tensión de circuito abierto.
«La humedad se reveló como un factor de amplificación crítico más que como un factor de estrés independiente, reduciendo la eficiencia entre un 15 % y un 30 % cuando la humedad relativa superaba el 60 %. Este umbral marca la transición de la suciedad reversible a la adhesión cementada, en la que las fuerzas capilares unen las partículas de polvo a la superficie fotovoltaica con suficiente fuerza como para resistir la eliminación por el viento», explicaron además los académicos. «El análisis diurno reveló que la generación óptima de energía se produce durante las horas de la mañana, cuando la humedad es baja (8:00-11:30 a. m., eficiencia del 12-13 %), mientras que por la tarde se producen pérdidas de eficiencia del 20-25 %».
El equipo también descubrió que la contaminación por partículas influía significativamente en la degradación del rendimiento, ya que el índice de calidad del aire (AQI, por sus iniciales en inglés) mostraba una correlación negativa más fuerte con la eficiencia que la humedad por sí sola. «Con niveles de AQI superiores a 160, los efectos combinados de la dispersión de la luz por los aerosoles en suspensión y la suciedad de la superficie redujeron la eficiencia de conversión por debajo del 10 %, incluso con densidades de deposición de polvo moderadas (3-4 g/m2)», concluyeron.
Sus hallazgos están disponibles en «Experimental and modeling study of dust composition impact on photovoltaic performance in arid coastal environments» (Estudio experimental y de modelización del impacto de la composición del polvo en el rendimiento fotovoltaico en entornos costeros áridos), publicado en la revista Journal of Materials Research and Technology. En el estudio han participado científicos de la Universidad Imam Abdulrahman Bin Faisal de Arabia Saudí, la Autoridad de Energía Atómica de Egipto y la Universidad Ain Shams de Egipto.
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