En los últimos años, la búsqueda de nuevos materiales con mejores prestaciones para su uso en energías renovables se ha convertido en una cuestión crucial debido al agotamiento de los combustibles fósiles, la creciente concentración de gases de efecto invernadero y los cambios climáticos. Entre ellas, la energía solar destaca como una de las mejores opciones por su carácter limpio e inagotable, ofreciendo el potencial de generar tanto calor como electricidad. El presente proyecto de investigación está orientado al desarrollo de materiales avanzados para la absorción solar selectiva, diseñados específicamente para satisfacer las condiciones de funcionamiento requeridas en términos de temperatura y entorno para aplicaciones solares-térmicas.
Con esta finalidad, se sintetizarán estructuras de absorción solar selectiva basadas en óxidos y oxinitruros de metales de transición sobre sustratos metálicos (acero inoxidable 316L e Inconel 625) utilizando la tecnología de pulverización catódica (concretamente se hará uso de la variante de impulsos de alta potencia – High Power Impulse Manetron Sputtering, HiPIMS). En particular, se ensayarán recubrimientos multicapa basados en CrAlSiON para condiciones de funcionamiento típicas de las plantas solares de concentración: T≥650 ºC en aire (receptores de torre solar) y T≤500 ºC en vacío (colectores cilindro-parabólicos). Se explorará el crecimiento de óxidos negros no estequiométricos de Al, Cr y Ti para aplicaciones termosolares a 200 ºC (aire o vacío) con el fin de producir calor utilizable en la industria y en aplicaciones domésticas. Un enfoque complementario consistirá en el desarrollo de capas finas con efecto barrera para bloquear la interdifusión de iones desde el sustrato a los sistemas absorbedores y la generación de óxidos negros por oxidación directa de los sustratos en atmósferas controladas. Los aspectos básicos a considerar son el rendimiento de conversión solar, la estabilidad térmica, la resistencia a la oxidación y el comportamiento frente al envejecimiento.
El proyecto comprenderá todas las etapas, empezando por la síntesis de los materiales individuales componentes de las estructuras selectivas solares, seguida del diseño y la simulación del comportamiento óptico, y terminando por la síntesis del sistema solar absorbedor completo. La caracterización estructural y química, la evaluación de la estabilidad térmica y la resistencia a la oxidación se llevarán a cabo simultáneamente con el objetivo de optimizar los recubrimientos selectivos de absorción solar con el mejor rendimiento y durabilidad. La fase final consistirá en la validación en condiciones muy parecidas a las de la aplicación prevista, abarcando tanto pruebas de laboratorio como de campo.