El film desarrollado con nanocelulosa tratada con extracto de cebolla roja bloquea el 99.9% de los rayos UV hasta 400 nanómetros, superando los estándares de la industria. Además, ofrece más del 80% de transmisión de luz en longitudes de onda más largas (650–1,100 nm), lo que lo hace adecuado para aplicaciones fotovoltaicas.
- Celdas solares sufren degradación por radiación UV.
- Películas petroquímicas usadas hoy (PVF, PET) no son sostenibles.
- Nanocelulosa con extracto de cebolla roja bloquea 99,9% de UV hasta 400 nm.
- Mejor rendimiento que filtros comerciales PET.
- Mantiene 80% de transmisión de luz visible.
- Pruebas de envejecimiento: rendimiento estable tras 1.000 horas de exposición artificial.
- Aplicaciones futuras: protección en fotovoltaica perovskita, sensores biodegradables.
Las celdas solares están expuestas constantemente a la radiación ultravioleta (UV), lo que acelera su degradación y reduce su vida útil. Hasta ahora, los materiales más utilizados para su protección son plásticos de origen petroquímico, como el fluoruro de polivinilo (PVF) y el tereftalato de polietileno (PET), que no son biodegradables ni sostenibles.
Investigadores de la Universidad de Turku (Finlandia) han explorado alternativas bio-basadas y han descubierto que la nanocelulosa tratada con extracto de cebolla roja proporciona una protección UV superior, abriendo la puerta a soluciones más ecológicas y eficientes.
Nanocelulosa y protección UV
La nanocelulosa es un material derivado de la celulosa, donde las fibras se descomponen hasta escalas nanométricas. Estas pueden ser modificadas para mejorar su capacidad de bloqueo UV, sin comprometer la transmisión de luz visible.
El estudio comparó cuatro tipos de filtros UV hechos con nanofibras de celulosa, tratadas con:
- Extracto de cebolla roja.
- Lignina.
- Iones de hierro.
Los resultados mostraron que la película con extracto de cebolla roja fue la más eficaz, bloqueando 99,9% de la radiación UV hasta 400 nm, superando incluso a los filtros comerciales basados en PET.
Preservación de la transmisión de luz visible
El reto en el diseño de protectores UV bio-basados es mantener una alta transmisión de la luz visible, crucial para que las celdas solares generen electricidad. Algunos materiales, como la lignina, tienen buenas propiedades de absorción UV pero presentan colores oscuros que reducen la eficiencia de las celdas solares.
La película de nanocelulosa con tinte de cebolla roja resolvió este problema, logrando una transmisión de más del 80% en longitudes de onda entre 650 y 1.100 nanómetros, asegurando un flujo de luz adecuado para la generación de energía solar.
Durabilidad y pruebas de envejecimiento
Para evaluar su rendimiento a largo plazo, las películas fueron sometidas a 1.000 horas de exposición a luz artificial, simulando aproximadamente un año de exposición solar en Europa Central. Los resultados mostraron que:
- Las propiedades UV del filtro de cebolla roja se mantuvieron estables.
- Otros filtros, como el de iones de hierro, sufrieron degradación en su capacidad de transmisión de luz con el tiempo.
Este hallazgo subraya la importancia de realizar pruebas de envejecimiento para garantizar la viabilidad de estos materiales en aplicaciones reales.
Aplicaciones futuras
El filtro de nanocelulosa con extracto de cebolla roja fue probado en celdas solares sensibilizadas por colorante, conocidas por su susceptibilidad a la degradación UV. Sin embargo, estos resultados son extrapolables a otros tipos de tecnologías fotovoltaicas, como:
- Celdas solares de perovskita.
- Fotovoltaica orgánica.
- Sensores biodegradables para envases inteligentes.
El siguiente paso en la investigación es desarrollar celdas solares completamente biodegradables, integrando materiales renovables tanto en la protección como en la estructura de la celda.
Potencial de esta tecnología
El desarrollo de protecciones UV bio-basadas para las celdas solares representa un avance clave en la sostenibilidad de la energía solar. Entre sus beneficios destacan:
- Reducción del uso de plásticos derivados del petróleo, disminuyendo la contaminación.
- Mayor vida útil de los paneles solares, reduciendo residuos y costos de reemplazo.
- Compatibilidad con tecnologías fotovoltaicas emergentes, como las celdas de perovskita.
- Aplicaciones en otros sectores, como envases inteligentes y dispositivos electrónicos biodegradables.
Con un enfoque en materiales renovables y de alta eficiencia, este tipo de tecnología tiene el potencial de transformar la industria solar y acercarnos a un futuro energético más limpio y sostenible.
Vía www.utu.fi
Más información: Rustem Nizamov et al, Sustainable Nanocellulose UV Filters for Photovoltaic Applications: Comparison of Red Onion (Allium cepa) Extract, Iron Ions, and Colloidal Lignin, ACS Applied Optical Materials (2025). DOI: 10.1021/acsaom.4c00484
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