Superficie selectiva

En los colectores solares térmicos , una superficie selectiva o absorbedor selectivo es un medio para aumentar su temperatura de funcionamiento y/o eficiencia. La selectividad se define como la relación entre la absorción de radiación solar (α _sol ) y la emisión de radiación infrarroja térmica (ε _term ).

Las superficies selectivas aprovechan las diferentes longitudes de onda de la radiación solar incidente y la radiación emisiva de la superficie absorbente: ^{[ 1 ]}

• La radiación solar abarca aproximadamente las longitudes de onda de 350  nm a 4000  nm; UV-A , visible e infrarrojo cercano  ( NIR , o IR-A más IR-B ).
• La radiación infrarroja térmica , de materiales con temperaturas aproximadamente en el intervalo de -40 a 100  °C, cubre aproximadamente las longitudes de onda de 4000  nm a 40 000  nm =  4  µm a 40  µm; el intervalo de radiación infrarroja térmica se denomina o cubre mediante: MIR , LWIR o IR-C .

Normalmente, se utiliza una combinación de materiales. Una de las primeras superficies selectivas investigadas fue un tándem semiconductor-metal ^{[ 2 ]} , simplemente cobre con una capa de óxido cúprico negro . El silicio sobre metal es otro ejemplo. ^{[ 2 ]} Un diseño diferente utiliza compuestos cerámico-metálicos ( cermets ) sobre sustratos metálicos. ^{[ 2 ] [ 3 ]} El cromo negro ("cromo negro") y el aluminio anodizado niquelado constituyen otra superficie selectiva muy duradera, altamente resistente a la humedad o atmósferas oxidantes y a temperaturas extremas , conservando sus propiedades selectivas, aunque es costosa. Uno de los diseños más populares, un absorbedor solar de banda ancha multicapa, consiste en un sustrato metálico recubierto con múltiples capas de materiales metálicos y dieléctricos. Si bien estos deben depositarse al vacío, se han adoptado ampliamente debido a su idoneidad para tubos de vacío. ^{[ 4 ] [ 2 ] [ 5 ]}

Si bien la pintura negra común tiene una alta absorción solar, también tiene una alta emisividad térmica, por lo que no es una superficie selectiva.

Los valores típicos para una superficie selectiva podrían ser 0,90 de absorción solar y 0,10 de emisividad térmica, pero pueden variar desde 0,8/0,3 para pinturas sobre metal hasta 0,96/0,05 para superficies comerciales. En laboratorios se han obtenido emisividades térmicas tan bajas como 0,02. ^{[ 2 ]}

Las superficies selectivas se utilizan para otras aplicaciones además de los colectores solares térmicos, como las superficies de baja emisividad utilizadas en los cristales de las ventanas , que reflejan la radiación térmica y tienen altos factores de transmitancia (son transparentes ) para la luz solar visible .

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• Tabla de absorción y emisividad para diversos materiales