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Células solares más eficientes y económicas
La puesta en marcha 1366 Technologies de Lexington, MA, anunció mejoras en la fabricación de células solares convencionales que podrían aumentar significativamente la eficiencia de las células de silicio multicristalino y reducir el costo de la energía solar en aproximadamente un 20 por ciento.
Trampa de luz: La luz entrante se refleja en las ranuras de una banda plateada y se redirige a lo largo de una cubierta de vidrio. Esta luz, que normalmente se pierde, puede ser absorbida por la célula solar. La banda ranurada es una de las tres mejoras que podrían reducir significativamente el costo de producción de energía solar.
Tal reducción de costos haría que la energía solar fuera más competitiva con las fuentes convencionales de electricidad. En entornos soleados, esto podría reducir el costo de la energía solar a unos 15 o 16 centavos por kilovatio hora, dice Craig Lund, director de desarrollo comercial de 1366 Technologies. Eso es más barato que algunas fuentes convencionales de electricidad, especialmente las que se utilizan durante las épocas de máxima demanda de electricidad.
1366 Technologies ha desarrollado tres procesos que se pueden incorporar a las líneas de fabricación de células solares existentes para mejorar la eficiencia de las células. Ha demostrado que estas tecnologías se pueden utilizar para producir células solares multicristalinas que son un 18 por ciento eficientes para convertir la luz solar en electricidad. El estándar actual de la industria para este tipo de células solares es del 15 al 16 por ciento, según Joonki Song, socio de Photon Consulting, con sede en Boston, MA, aunque tiene una mayor eficiencia. ha sido reportado . La compañía ha demostrado las nuevas tecnologías antes, pero solo con células solares experimentales muy pequeñas en un laboratorio. Ahora se fabrican células solares de tamaño completo utilizando el tipo de equipo utilizado en la fabricación a gran escala.
Sin embargo, la clave de las tecnologías de la startup no es la eficiencia que se logra, sino lo poco que cuesta esa eficiencia. Lund dice que los nuevos procesos añaden solo unos pocos centavos por vatio al costo de fabricación de las células solares, pero esta inversión conduce a ahorros de costos mucho mayores en el producto final. Mejorar la cantidad de energía que genera cada celda solar reduce los costos de materiales, los costos de fabricación de los módulos solares (en los que las celdas se ensamblan en paneles solares) y los costos de instalación. Al final, dice Lund, el costo de un panel solar instalado se reducirá en 50 centavos a 80 centavos por vatio.
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Los nuevos procesos, que fueron inventados por Emanuel Sachs, director de tecnología de la empresa y profesor de ingeniería mecánica en el MIT, aumentan la cantidad de luz que pueden absorber las células solares.
En una celda solar de silicio normal, los electrones generados en el silicio deben salir del material para producir una corriente eléctrica, viajando primero a la capa superior del silicio y luego a lo largo de esta capa hasta las estrechas líneas plateadas llamadas dedos. Luego, los dedos conducen los electrones a las barras colectoras, dos o tres bandas plateadas prominentes que se ven en la superficie de la mayoría de las células solares de silicio. Estas bandas dan sombra al silicio debajo de ellas, reduciendo la cantidad de luz que las células pueden absorber.
El primer proceso nuevo desarrollado por 1366 Technologies produce barras colectoras ranuradas que evitan que la luz se refleje fuera de un panel solar. En cambio, las ranuras hacen que la luz se redirija a lo largo del vidrio en la parte superior de los paneles solares. Esa luz puede luego ser absorbida por áreas sin sombra de la celda solar.
El segundo proceso mejora los dedos conductores de electrones de la célula. Aunque estas líneas plateadas son mucho más estrechas que las barras colectoras, hay muchas más en una celda solar y juntas dan sombra a una parte significativa del silicio. Sachs desarrolló un proceso para hacer líneas mucho más estrechas sin sacrificar su conductividad. En lugar de utilizar la tecnología de serigrafía convencional, su proceso implica grabar canales en la superficie del silicio y depositar partículas de plata en los canales. Luego, se agrega metal a estas partículas mediante galvanoplastia para construir los dedos. El canal mantiene las líneas estrechas pero permite que la plata se apile relativamente alto, manteniendo la conductividad. Normalmente, las barras colectoras y los dedos dan sombra al 9 por ciento de la superficie de una celda, dice 1366 Technologies, pero con los nuevos procesos de la empresa, este sombreado se puede reducir al 2 por ciento. Otros han desarrollado técnicas para reducir el sombreado, pero han resultado caras.
El tercer proceso disminuye la cantidad de luz reflejada en la superficie del silicio de la célula al texturizar su superficie. Este es un enfoque que han adoptado otros, pero el texturizado se realiza en un patrón muy regular que crea menos área de superficie que otros enfoques. El área de la superficie es un problema en las células solares, porque los electrones a menudo quedan atrapados en la superficie de los materiales, dice Sachs.
Debido a que los procesos de 1366 Technologies se pueden incorporar a las líneas de fabricación existentes, los fabricantes de células solares podrían adoptarlos de manera rápida y económica, dice Sachs. La compañía está trabajando para reducir aún más el ancho de los dedos plateados y mejorar la textura, con el objetivo de alcanzar una eficiencia del 19 por ciento.