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Abriendo el camino para paneles solares baratos y flexibles
Durante años, las empresas solares han querido fabricar paneles ligeros y flexibles que sean baratos de enviar y fáciles de instalar (desenrollándolos en grandes áreas). Pero se han visto obstaculizados por la falta de sustitutos de vidrio buenos y asequibles.
Protección solar: Esta película de polímero sella el agua mucho mejor que otros plásticos; puede proteger los paneles solares durante décadas.
Ahora 3M cree que ha encontrado una solución. Esta semana, la compañía dio a conocer una película de plástico que, según dice, puede rivalizar con el vidrio en su capacidad para proteger los materiales activos en las células solares de los elementos y ahorrar dinero para los fabricantes y sus clientes.
La película protectora es una lámina multicapa a base de fluoropolímero que puede reemplazar al vidrio como cubierta frontal protectora de los paneles solares, dice Derek DeScioli, gerente de desarrollo comercial de la división de energía renovable de 3M. Los fabricantes laminan las láminas sobre los paneles solares para sellarlos herméticamente y protegerlos de la humedad y otros elementos climáticos que pueden ser mortales para las células solares del interior.
La película es la respuesta de 3M a la demanda de los fabricantes de paneles solares, en particular los fabricantes de ciertas células solares de película delgada, de una alternativa al vidrio. El vidrio ha sido la armadura elegida porque es barato, resistente a la intemperie y lo suficientemente duradero como para durar décadas. La gran mayoría de los paneles solares fabricados en la actualidad se basan en el vidrio como cubierta superior. Pero el vidrio también agrega peso y volumen a los paneles solares, y debe empaquetarse con cuidado para evitar que se rompa, lo que aumenta los costos de envío. Al reemplazar el vidrio, la nueva película puede eliminar la necesidad de soportes de rejilla, lo que es particularmente útil en techos que no soportan mucho peso. La combinación de paneles solares en los techos también puede superar las objeciones estéticas de los propietarios.
Los paneles solares flexibles tienen todos estos increíbles beneficios, pero luego surge la pregunta de cómo encapsularlos. Durante muchos años, la gente no apreció este problema, dice Steven Hegedus, científico del Instituto de Conversión de Energía de la Universidad de Delaware.
Usar plástico para proteger las células solares no es una idea nueva. Puede encontrar células solares cubiertas de plástico en equipos para acampar y dispositivos novedosos, como mochilas con cargadores de energía solar incorporados. Pero este tipo de película plástica no está diseñada para soportar exposiciones continuas al aire libre durante 20 a 25 años, que es lo que se supone que duran los paneles solares, dice Hegedus.
Varias otras empresas han comenzado recientemente a comercializar cubiertas frontales de plástico para paneles solares flexibles, pero el material de 3M tiene un rendimiento mucho mayor en términos de mantener la humedad, que es clave para una vida útil prolongada.
United Solar Ovonic es el único fabricante importante de películas delgadas que ha estado enviando paneles flexibles durante años. La empresa de Michigan utiliza silicio amorfo, que tampoco es tan sensible a la humedad como otros compuestos emergentes. Sus paneles solares de silicio amorfo solo pueden convertir alrededor del 7 por ciento de la luz solar que cae sobre ellos en electricidad, una tasa de baja eficiencia que ha hecho que los productos de Uni-Solar sean menos deseables. Uni-Solar utiliza una resina a base de fluoropolímero de DuPont como capa superior para sus paneles.
Las células solares hechas de un material semiconductor que contiene cobre, indio, galio y selenio (CIGS) pueden ser casi dos veces más eficientes que el silicio amorfo, pero son más sensibles a la humedad y, por lo tanto, requieren una mejor protección contra los elementos. Muchos fabricantes de CIGS ya han ideado procesos de fabricación para depositar el compuesto en rollos de láminas metálicas flexibles o de plástico. Las empresas dicen que pueden hacer paneles solares más rápido utilizando este proceso de rollo a rollo; lograr mayores volúmenes de producción es crucial para reducir los costos de fabricación. Pero han confiado en el vidrio para la hoja frontal debido a la falta de plástico adecuado. Además de los fabricantes de paneles solares CIGS, 3M también tiene como objetivo los desarrolladores de telururo de cadmio y películas delgadas orgánicas, dice DeScioli.
3M, con sede en Minnesota, se propuso desarrollar una carcasa frontal más duradera, y el resultado es una película de plástico de 23 micrómetros de espesor, mucho más delgada que el vidrio de 3.000 micrómetros que se encuentra normalmente en los paneles solares hoy en día, dice DeScioli. La compañía usa fluoropolímero porque el material no permite que el agua se filtre fácilmente y es resistente a altas temperaturas y radiación ultravioleta. 3M también diseñó la película para evitar que refleje mucha luz solar. 3M dice que su película puede alcanzar tasas de transmisión de vapor de agua de menos de 0,0005 gramos de agua por metro cuadrado por día. Otras películas de barrera frontal pueden dejar entrar cientos de veces más humedad.
DeScioli dice que la película se puede laminar en el mismo proceso de rollo a rollo que se usa para depositar semiconductores de película delgada, y eso puede reducir los costos de producción. Los paneles solares flexibles también pueden ser más grandes que los paneles de vidrio porque la variedad flexible no requiere el soporte de un sistema de estanterías y puede ser más fácil de transportar. El tiempo y los costos para ensamblar una variedad de paneles grandes pueden ser significativamente menores que para ensamblar muchos paneles pequeños, dice.
El valor principal de nuestra película es que permite a nuestros fabricantes fabricar módulos más grandes con el proceso de rollo a rollo, dice DeScioli. Él dice que si bien el material en sí no costará menos que el vidrio, reducirá los costos generales al ahorrar en fabricación e instalación.
3M está haciendo la película en una línea de producción piloto y planea producirla en masa el próximo año. La compañía dice que ha alineado a los clientes, pero DeScioli se niega a revelarlos.