L'impacte de la pols en els sistemes fotovoltaics en entorns costaners àrids

Un equip d'investigació dirigit per la Universitat Imam Abdulrahman Bin Faisal de l'Aràbia Saudita ha dut a terme un estudi experimental sobre com les diferents composicions de pols afecten el rendiment fotovoltaic. L'estudi va examinar quatre tipus de pols-montmorillonita, caolinita, bentonita i pols natural-en panells solars que operen en entorns costaners àrids.

"Els resultats d'aquest estudi tenen implicacions pràctiques per optimitzar el manteniment fotovoltaic a les regions costaneres àrides", va explicar el grup. "En vincular la composició de la pols amb els mecanismes de degradació, les parts interessades poden prioritzar els programes de neteja o seleccionar recobriments adaptats als minerals dominants. Per exemple, els recobriments hidrofòbics poden mitigar l'adhesió impulsada per la humitat-en entorns rics-calci, mentre que les regions-riques en ferro es poden beneficiar dels materials-resistents a la humitat".

Els experiments es van dur a terme a Jubail, una ciutat de la costa del golf Pèrsic de l'Aràbia Saudita, classificada com a BWh (desert calent) sota el sistema climàtic de Köppen. Es va utilitzar un panell fotovoltaic policristalí de 20 W per a les proves de rendiment a l'aire lliure entre el 9 i el 29 de setembre de 2025. A la potència màxima, el panell va lliurar un corrent d'1,14 A i una tensió de 17,6 V, amb una tensió de circuit obert de 21,1 V i un corrent de curt{9}}de 1,29 A.

Les argiles de montmorillonita, caolinita i bentonita es van obtenir com a pols minerals comercials i es van tamisar a menys de 45 μm. Es van recollir manualment mostres de pols natural de superfícies de vidre exposades a condicions ambientals a Jubail. La deposició de pols es va realitzar en set etapes, començant amb una densitat superficial d'uns 1,0 g/m² i augmentant gradualment fins a aproximadament 7,0 g/m². Les mesures es van prendre després de cada etapa de deposició.

"L'anàlisi mineralològic mitjançant SEM-EDX va revelar diferents perfils de composició que es correlacionen directament amb els patrons de degradació del rendiment", van dir els acadèmics. "La pols natural, caracteritzada per un alt contingut en sílice (25,37%) i òxid de calci (30,52%), va sorgir com el contaminant més perjudicial, induint una pèrdua de potència del 48% a una densitat de deposició de 6 g/m2 mitjançant la dispersió de la llum combinada i la cimentació higroscòpica".

Es va trobar que la pols rica en calci-és especialment problemàtica en condicions costaneres, on la humitat elevada (40-65% d'humitat relativa) transforma les partícules soltes en capes adherents resistents als mecanismes de neteja naturals. En canvi, l'elevat contingut de ferro de la montmorillonita (62,67%) va contribuir a la degradació tèrmica, augmentant la temperatura de la superfície del panell a 40,4 C i reduint la tensió del circuit obert-.

"La humitat va sorgir com un factor d'amplificació crític en lloc d'un factor d'estrès independent, reduint l'eficiència entre un 15 i un 30% quan la humitat relativa superava el 60%. Aquest llindar marca una transició de la brutícia reversible a l'adhesió cimentada, on les forces capil·lars uneixen les partícules de pols a la superfície fotovoltaica amb prou força per resistir l'eliminació del vent", va explicar l'academic. "L'anàlisi diürna va revelar que la generació d'energia òptima es produeix durant les hores matinals de baixa -humitat (8:00-11:30 a.m., eficiència 12-13%), mentre que els períodes de tarda experimenten pèrdues d'eficiència del 20-25%".

L'equip també va trobar que la contaminació per partícules va influir significativament en la degradació del rendiment, amb l'índex de qualitat de l'aire (AQI) mostrant una correlació negativa més forta amb l'eficiència que la humitat sola. "A nivells d'AQI superiors a 160, els efectes combinats de la dispersió de la llum per aerosols en l'aire i la brutícia superficial van reduir l'eficiència de conversió per sota del 10%, fins i tot amb densitats moderades de deposició de pols (3-4 g/m2)", van concloure.

Les seves troballes estan disponibles a "Estudi experimental i de modelització de l'impacte de la composició de pols en el rendiment fotovoltaic en entorns costaners àrids", publicat al Journal of Materials Research and Technology. En l'estudi han participat científics de la Universitat Imam Abdulrahman Bin Faisal de l'Aràbia Saudita, l'Autoritat Egípcia d'Energia Atòmica i la Universitat Ain Shams d'Egipte.