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La puesta en marcha de energía solar concentrada establece un nuevo récord de eficiencia
Semprius, una startup que fabrica minúsculas células solares capaces de capturar la luz solar concentrada sin costosos sistemas de refrigeración, anunció esta semana que había fabricado el panel solar más eficiente del mundo.
Seguidor solar: Este conjunto de módulos solares fue construido por Semprius para realizar pruebas. Los módulos están montados en un seguidor de dos ejes que los mantiene orientados al sol.
Los paneles solares de la empresa utilizan pequeñas células solares hechas de arseniuro de galio. El módulo solar récord contiene cientos de estas células, cada una del ancho de una línea trazada con un bolígrafo, dispuestas bajo lentes que concentran la luz solar 1.100 veces.
El arseniuro de galio absorbe mejor la luz solar que el silicio, el material utilizado en la mayoría de las células solares, pero también es más caro. Además, aunque los módulos solares concentrados utilizan menos material semiconductor, por lo general requieren una óptica costosa, sistemas de refrigeración y sistemas de seguimiento para mantenerlos orientados al sol. Las células solares a microescala de Semprius son inherentemente mucho mejores para disipar el calor, lo que las hace más baratas.
Los módulos de Semprius tienen otra ventaja: mientras que una celda solar de silicio solo absorbe eficientemente una banda estrecha de luz solar, las celdas solares en este módulo están hechas de tres capas de arseniuro de galio, cada una modificada para convertir una parte diferente del espectro solar en electricidad.
Las pruebas realizadas por un tercero certificaron la eficiencia del panel solar de Semprius en 33,9 por ciento, lo que marca la primera vez que un módulo solar ha podido convertir más de un tercio de la luz solar que cae sobre él en electricidad. Los paneles solares de silicio convencionales generalmente convierten menos del 15 por ciento de la luz en electricidad, y el récord para un panel solar de silicio es del 22,9 por ciento. El récord anterior para cualquier panel solar fue del 32 por ciento, dice Semprius.
Los módulos experimentales únicos han logrado mayores eficiencias, pero el módulo de establecimiento de récords de Semprius está diseñado para uso comercial. Se fabricó con el mismo tipo de equipo que la empresa está instalando en una pequeña fábrica en Henderson, Carolina del Norte, que se espera que abra este verano. Es una buena indicación de las eficiencias que nuestros clientes pueden esperar, dice Joe Carr, director ejecutivo de Semprius.
El proceso de Semprius forma decenas de miles de diminutas células solares en una sola oblea de arseniuro de galio y utiliza grabado químico y un sistema robótico para transferir cada capa a un sustrato económico. La misma oblea de arseniuro de galio se puede reutilizar muchas veces, lo que reduce los costos. El enfoque se basa en un método para transferir pequeños componentes electrónicos de una oblea a otros sustratos que fue desarrollado por John Rogers, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
Paquete de energía: Cada panel solar Semprius está hecho de una serie de 660 lentes que enfocan la luz en 660 pequeñas células solares.
Los paneles solares concentrados utilizan sistemas de seguimiento para seguir el sol. Estos son costosos y pueden no ser confiables, y no se pueden montar en la mayoría de los techos, lo que limita su aplicación. También solo funcionan en áreas muy soleadas, ya que los cielos nublados pueden hacer que su producción de energía disminuya mucho más que con una celda solar convencional.
Pero a medida que disminuye el costo de los sistemas de seguimiento y aumenta la eficiencia de las células solares multicapa, la energía fotovoltaica concentrada comienza a parecer más atractiva. Las grandes instalaciones de este tipo de módulo solar se han ido incrementando en los últimos meses.
Semprius está construyendo su fábrica en un momento particularmente difícil para la industria solar. Un exceso de oferta y una reducción en los costos de fabricación ha llevado a una rápida caída en los precios de los paneles solares, lo que dificulta la entrada de nuevas empresas al mercado y ha obligado a algunos fabricantes existentes a cerrar.
En respuesta a la caída de los precios, muchas empresas solares, incluida Semprius, se están centrando en mejorar la eficiencia. Siempre que la fabricación pueda mantener bajos los costos, una mayor eficiencia reduce el costo por vatio de los paneles solares. Más importante aún, también reduce el costo de instalación y el equipo relacionado, que puede representar más de la mitad del costo de la energía solar. Semprius también se apoya en la mayor medida posible en tecnología de fabricación probada, lo que podría facilitar la ampliación de la producción y reducir los costes de desarrollo.
Semprius tiene otra ventaja: una asociación con Siemens. Además de proporcionar financiación directa (Siemens tiene una participación del 16 por ciento en la empresa), Siemens proporciona experiencia en la fabricación y la construcción de parques solares completos, y la asociación facilita la obtención de financiación de los bancos.
La pequeña fábrica que Semprius prevé abrir este verano tendrá capacidad para producir 30 megavatios de paneles solares al año. Semprius espera que los paneles producidos allí sean rentables para algunas aplicaciones, dice Carr. Aumentar la producción a 100 megavatios reduciría los costos lo suficiente como para que la tecnología compita con los paneles solares baratos fabricados en China.
En última instancia, el costo por kilovatio-hora de la energía solar depende de varios factores, como los costos de financiamiento, el costo de la tierra, las tarifas de mano de obra local, la proximidad a las líneas de transmisión, etc. Pero Carr cree que Semprius puede generar energía solar por menos de 10 centavos por kilovatio-hora, lo suficientemente bajo como para obtener una participación en el mercado de servicios públicos en muchas áreas. Es más, dice que puede hacer esto sin la ayuda de subsidios gubernamentales.