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Células solares más eficientes
Al cambiar la forma en que se fabrican los paneles solares de silicio convencionales, Energía del día 4 , una startup con sede en Burnaby, Columbia Británica, ha encontrado una manera de reducir el costo de la energía solar en un 25 por ciento, dice George Rubin, presidente de la compañía.
Mejores células: Un nuevo diseño de paneles solares (arriba) mejora su eficiencia. Cada panel está hecho de matrices de células solares cuadradas. Una celda solar convencional (abajo) requiere contactos plateados gruesos que bloquean la luz y reducen el rendimiento de la celda. El nuevo diseño utiliza un electrodo novedoso que elimina estos contactos plateados.
La compañía ha desarrollado un nuevo electrodo que, junto con una estructura de celda solar rediseñada, permite que los paneles solares absorban más luz y operen a un voltaje más alto. Esto aumenta la eficiencia de los paneles solares de silicio multicristalino de un estándar industrial de alrededor del 14 por ciento a casi el 17 por ciento. Debido a esta mayor eficiencia, los paneles solares de Day4 generan más energía que los paneles convencionales, pero costarán lo mismo, dice Rubin. Él estima que el costo por vatio de energía solar sería de aproximadamente $ 3, en comparación con $ 4 para las células solares convencionales. Eso se traducirá en precios de la electricidad de alrededor de 20 centavos por kilovatio-hora en áreas soleadas, por debajo de alrededor de 25 centavos por kilovatio-hora, dice.
Otras tecnologías solares experimentales podrían llevar a precios mucho más bajos; de hecho, prometen competir con el costo promedio de la electricidad en los Estados Unidos, que es de aproximadamente 10 centavos por kilovatio-hora. Pero estas tecnologías, incluidos los concentradores solares avanzados y algunas células solares semiconductoras de película delgada, probablemente no estarán disponibles durante años. La tecnología de Day4 podría estar a la venta en 18 meses, dice la compañía.
En los paneles solares convencionales, el silicio que convierte la luz en electricidad está cubierto por una red de líneas plateadas que conducen electrones y sirven como puntos de conexión para soldar las células solares individuales que forman un panel. La red consta de filas de delgadas líneas plateadas que se introducen en cables más gruesos llamados barras colectoras. Day4 reemplaza estas barras colectoras con un nuevo electrodo que consta de filas de alambres de cobre finos recubiertos con un material de aleación. Los cables están incrustados en un adhesivo y alineados sobre una película de plástico. Los alambres de cobre recubiertos corren sobre y perpendiculares a las delgadas líneas plateadas, conectándolos con las celdas vecinas. El nuevo electrodo conduce la electricidad mejor que las líneas plateadas, lo que resulta en una menor pérdida de energía. También cubre menos silicio que las barras colectoras, dejando más área para absorber la luz.
Además, el nuevo electrodo permitió a Day4 rediseñar las células solares para absorber más espectro solar y convertir esta luz en electricidad de manera más eficiente. Las células solares comprenden dos capas de silicio. Para que la luz se convierta en electricidad, tiene que atravesar la primera capa y llegar a la segunda. Cuanto más delgada es la capa superior, más luz llega a la segunda capa para convertirse en electricidad. En una celda convencional, las líneas de plata se depositan y luego se calientan a altas temperaturas, lo que hace que el metal se difunda en el silicio. La capa superior debe ser lo suficientemente gruesa como para que la plata no se difunda a través de ella y cree un cortocircuito entre las capas de la célula solar. Al reemplazar las grandes barras colectoras con el nuevo electrodo, Day4 pudo adelgazar la capa superior de las células solares, aumentando la cantidad de luz que se puede convertir en electricidad. Además, dado que la plata puede dañar el silicio, reemplazarlo con el nuevo electrodo aumenta la potencia de salida de la celda solar.
La tecnología suena bastante emocionante, dice Travis Bradford, analista de la industria solar con el Instituto Prometheus para el Desarrollo Sostenible , una empresa de investigación energética con sede en Cambridge, MA. La pregunta, dice Bradford, es si la compañía puede traducir los últimos avances de su laboratorio a una producción a gran escala sin aumentar los costos.
Day4 ya ha comenzado a producir paneles solares utilizando su nuevo material de electrodo, aunque no sus nuevos diseños de células solares. La compañía anunció recientemente que tiene la capacidad de producir suficientes paneles solares cada año para generar 47 megavatios de electricidad. Estos paneles de primera generación, que utilizan células solares convencionales, tienen una eficiencia del 14,7 por ciento. El siguiente paso de la compañía es poner en producción su nuevo diseño de celda e incorporar estas celdas en sus paneles solares, con el objetivo de mejorar su eficiencia al 17 por ciento.