Estabilidade e performance de múltiplas formulações hidrofóbicas para revestimento de vidro solar

Abstract

A energia elétrica desempenha um papel crucial nas atividades do ser humano, pelo que é necessário continuar a investir no desenvolvimento das energias renováveis. A energia solar é das que apresenta um maior potencial de crescimento, através de painéis fotovoltaicos. Uma das dificuldades na utilização destes painéis é a remoção da sujidade que se pode acumular na sua superfície, que tipicamente envolve o gasto de quantidades significativas de água. De modo a reduzir este consumo, soluções como os revestimentos hidrofóbicos avaliados nesta tese, que permitem uma remoção mais fácil da sujidade, estão em fase de desenvolvimento. Nesta dissertação foram analisadas diversas propriedades físico-químicas das formulações, a estabilidade e a sua performance hidrofóbica através da simulação de condições ambientais a que os painéis fotovoltaicos estão sujeitos (temperatura, radiação UV, chuvas ácidas, etc.). Para esse objetivo foram utlizadas técnicas como a espectroscopia ultravioleta-visível, determinação de ângulo de contacto, microscopia ótica, espectroscopia de infravermelho transformada com fourier (FTIR) e calorimetria diferencial de varrimento (DSC). Após serem sujeitos a ensaios para determinar o efeito da luz solar sobre a sua estabilidade, a um teste de estabilidade acelerada e a sujeição a várias condições de stress ambientais, observou-se que o revestimento RWA foi aquele que apresentou menores valores de ângulo de contacto e menor resistência a diferentes condições de stress. Os revestimentos RPA e RPB alcançaram valores intermédios de ângulos de contacto e de estabilidade. O revestimento RIA e RIB apresentaram o melhor desempenho nos testes à sua estabilidade e performance hidrofóbica, registando os valores mais elevados de ângulos de contacto. Desta forma, podemos concluir que os revestimentos RIA e RIB poderiam ser aplicados em paineis fotovoltaicos, de modo a facilitar a sua limpeza e aumentar o seu rendimento, oferecendo uma solução para tornar o processo de remoção de sujidade mais sustentável.

Electrical energy plays a crucial role in human activities, which is why it is necessary to continue investing in the development of renewable energies. Solar energy has demonstrated great potential for growth, through photovoltaic panels. One of the difficulties in using these panels is the removal of dirt that can accumulate on their glass surface, which typically involves the use of significant amounts of water. To reduce this consumption, solutions such as the hydrophobic coatings evaluated in this thesis, which allow an easier removal of dirt, are under development. In this thesis, several physicochemical properties of the formulations, stability and hydrophobic performance were analyzed by simulating environmental conditions to which photovoltaic panels are subjected (extreme temperatures, UV radiation, acid rain, etc.). For this, techniques such as ultraviolet-visible spectroscopy, contact angle determination, optical microscopy, fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and differential scanning calorimetry (DSC) were used. After being subjected to tests to determine the effect of sunlight on their stability, an accelerated stability test and subjection to various environmental stress conditions, it was observed that the RWA coating was the one with the lowest contact angle values and lower resistance to different stress conditions. The RPA and RPB coatings reached intermediate values of contact angles and stability. The RIA and RIB coatings showed the best performance in tests for their stability and hydrophobic performance, recording the highest values of contact angles. Thus, we can conclude that RIA and RIB coatings could be applied to photovoltaic panels, to facilitate their cleaning and increase their performance, offering a solution that transforms the dirt removal process, allowing to be more sustainable.