Superficie selectiva

En coleccionistas solares térmicos, un superficie selectiva o absorbente selectivo es un medio para aumentar su temperatura de funcionamiento y/o eficiencia. La selectividad se define como la relación de absorción de radiación solar (α_Sol) a emisión de radiación infrarroja térmica (ε_therm).

Las superficies selectivas aprovechan las diferentes longitudes de onda de la radiación solar incidente y la radiación emisiva de la superficie absorbente:

• La radiación solar cubre aproximadamente las longitudes de onda 350 nm a 4000 nm; UV-A, visible y cerca de infrarrojos (NIR, o IR-A más IR-B).
• La radiación infrarroja térmica, de materiales con temperaturas aproximadamente en el intervalo -40 a 100 °C, cubre aproximadamente las longitudes de onda 4000 nm a 40.000 nm = 4 um a 40 um; el intervalo de radiación infrarroja térmica que se llama o cubre por: MIR, LWIR o IR-C.

Materiales

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

Aunque la pintura negra común tiene una alta absorción solar, también tiene una alta emisividad térmica y, por lo tanto, no es una superficie selectiva.

Los valores típicos para una superficie selectiva pueden ser 0,90 de absorción solar y 0,10 de emisividad térmica, pero pueden oscilar entre 0,8/0,3 para pinturas sobre metal y 0,96/0,05 para superficies comerciales. En laboratorios se han obtenido emisividades térmicas tan bajas como 0,02.

Otras aplicaciones

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