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La nueva tecnología de fabricación podría significar células solares más baratas
Una nueva forma de fabricar recubrimientos delgados y uniformes desarrollada en la Universidad de Rice podría reducir el costo de fabricación de células solares de silicio convencionales y podría abrir el camino para nuevos tipos de células solares que son mucho más eficientes o más baratas que las convencionales.
Máquina solar: El CEO de Natcore Technology demuestra un prototipo de AR-Box, que utiliza una nueva tecnología de deposición de base líquida para aplicar recubrimientos antirreflectantes.
La tecnología, que deposita recubrimientos en un proceso a base de líquido a baja temperatura en lugar del proceso a base de gas a alta temperatura que se usa ahora, está siendo comercializada por Natcore Technology, una empresa emergente en Red Bank, Nueva Jersey. La compañía planea usar la tecnología para reemplazar un paso estándar en la fabricación de células solares convencionales: agregar un recubrimiento antirreflectante a las obleas de silicio para ayudarlas a absorber más luz. También ofrecerá una tecnología antirreflejos más avanzada, llamada silicio negro.
Al mismo tiempo, Natcore está desarrollando aplicaciones más avanzadas del proceso, incluida la fabricación de células solares hechas de nanotubos de carbono o cristales a nanoescala llamados puntos cuánticos. Estas células solares probablemente tardarán años en comercializarse, pero podrían superar con creces a las células solares convencionales. Las nano células solares se han intentado antes, pero la compañía cree que su nueva tecnología de fabricación podría hacerlas asequibles.
Como reemplazo de los procesos de alta temperatura en una línea de fabricación convencional, el proceso de base líquida puede reducir los costos de fabricación. El director ejecutivo de Natcore, Charles Provini, estima que reemplazar una máquina de recubrimiento convencional por una de su empresa podría ahorrarle a un fabricante de energía solar alrededor de $ 1 millón en costos de electricidad por año.
Los fabricantes no utilizan actualmente procesos basados en líquidos para revestimientos antirreflejos, en parte porque ha sido difícil hacer que el revestimiento sea lo suficientemente uniforme para las células solares. El problema surge de la forma en que normalmente funciona un proceso líquido. El recubrimiento se forma cuando los reactivos en el líquido interactúan con una superficie. A medida que se consumen los reactivos, las velocidades de deposición cambian, lo que da como resultado variaciones en el espesor del revestimiento. Los investigadores de Rice abordaron este problema desarrollando un sistema para reponer continuamente los reactivos y al mismo tiempo monitorear de cerca el espesor de las películas.
Uno de los diseños avanzados de nanocélulas solares de Natcore implica depositar capas de puntos cuánticos en una célula solar de silicio. Los puntos cuánticos están diseñados para absorber colores que el silicio no hace, duplicando potencialmente la eficiencia de las células solares. Esto se ha intentado antes, pero formar una capa de puntos cuánticos ha requerido una tecnología de procesamiento costosa y ha resultado difícil espaciar los puntos cuánticos para evitar descargas eléctricas no deseadas entre ellos. El proceso Natcore es económico y proporciona un medio para controlar la disposición de los puntos cuánticos recubriéndolos con una capa de dióxido de silicio que actúa como espaciador. La compañía ha decidido comenzar recubriendo las células solares de silicio convencionales para facilitar a la industria la adopción de la tecnología, pero eventualmente podría eliminar las obleas de silicio para una célula solar basada completamente en puntos cuánticos que utiliza más de un tipo de cuántica. dot para absorber eficientemente toda la gama de longitudes de onda de la luz solar.
Otro diseño, que Natcore está desarrollando junto con Kodak, implica el uso del proceso de deposición líquida para recubrir una red de nanotubos de carbono con un material semiconductor solar para producir células solares delgadas y flexibles. Natcore dice que las células solares que utilizan este diseño podrían ser tan eficientes como las células solares de silicio convencionales, pero su fabricación cuesta aproximadamente la mitad, en gran parte porque podrían fabricarse con el mismo equipo que Kodak ha utilizado para hacer películas fotográficas. Debido a que las células solares serían livianas y flexibles, también serían más fáciles de instalar, reduciendo los costos de instalación a la mitad, estima Natcore.
Andrew Barron, profesor de química y ciencia de los materiales en la Universidad de Rice que desarrolló la tecnología de deposición líquida, dice que el diseño de nanotubos de carbono está más cerca de la comercialización que el de punto cuántico. Él dice que los investigadores han hecho pequeños prototipos de células solares; el trabajo de desarrollo restante tiene que ver con resolver los detalles de la fabricación. Las células solares de puntos cuánticos aún se encuentran en una etapa temprana; los investigadores solo han utilizado hasta ahora el proceso líquido para demostrar que es posible distribuir los puntos cuánticos según sea necesario. Todavía no han construido células solares.
Natcore ha recaudado alrededor de $ 6 millones a través de una oferta pública en una bolsa de valores canadiense. También ha firmado acuerdos de riesgo compartido con empresas de China e Italia. La compañía planea otorgar licencias de su tecnología a otros, en lugar de fabricar células solares por sí misma. Actualmente está probando una versión prototipo de una máquina de deposición líquida a escala comercial, y Provini dice que la compañía tiene cuatro fabricantes de células solares alineados para comprar la versión comercial de la máquina, si la compañía cumple con ciertos hitos técnicos.