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¿Qué tecnología sigue para la industria solar?
Las instalaciones de paneles solares continúan creciendo rápidamente, pero la industria de fabricación de paneles solares está estancada porque la oferta supera con creces la demanda (consulte Por qué necesitamos que fracasen más empresas solares). El mercado pobre puede estar desacelerando la innovación, pero los avances continúan; A juzgar por el estado de ánimo de esta semana en la Conferencia de Especialistas en Energía Fotovoltaica de IEEE en Tampa, Florida, la gente de la industria sigue siendo optimista sobre sus perspectivas a largo plazo.
La tecnología que sorprende a casi todo el mundo es el silicio cristalino convencional. Hace unos años, los paneles solares de silicio costaban 4 dólares el vatio, y Martin Green, profesor de la Universidad de Nueva Gales del Sur y uno de los principales investigadores de paneles solares de silicio, declaró que nunca bajarían de 1 dólar el vatio. Ahora se reduce a algo así como 50 centavos de vatio, y se habla de alcanzar los 36 centavos por vatio, dice.
El Departamento de Energía de EE. UU. Se ha fijado la meta de alcanzar menos de $ 1 por vatio, no solo para los paneles solares, sino para los sistemas completos instalados, para 2020 (consulte Por qué las instalaciones solares cuestan más en los EE. UU. Que en Alemania). Green cree que la industria solar alcanzará ese objetivo incluso antes. Si es así, el costo directo de la energía solar sería de seis centavos por kilovatio-hora, que es más barato que el costo promedio esperado para la energía de las nuevas plantas de energía de gas natural. (El costo total de la energía solar, que incluye el costo para los servicios públicos para compensar su intermitencia, sería más alto, aunque precisamente cuánto más alto dependerá de cuánta energía solar haya en la red y otros factores).
Todas las partes de la industria de los paneles solares de silicio han estado buscando formas de reducir costos y mejorar la producción de energía de los paneles solares, y eso ha llevado a reducciones constantes de costos. Green apunta a algo tan mundano como las pastas utilizadas para serigrafiar algunas de las características de los paneles solares. El laboratorio de Green construyó una celda solar en la década de 1990 que estableció un récord de eficiencia para las celdas solares de silicio, un récord que se mantiene hasta el día de hoy. Para lograr ese récord, tuvo que usar costosas técnicas de litografía para hacer alambres finos para recolectar la corriente de la celda solar. Pero las mejoras graduales han hecho posible utilizar la serigrafía para producir líneas cada vez más finas. Investigaciones recientes sugieren que las técnicas de serigrafía pueden producir líneas tan delgadas como 30 micrómetros, aproximadamente el ancho de las líneas que Green usó para sus células solares récord, pero a costos mucho más bajos que sus técnicas de litografía.
Green dice que esta y otras técnicas harán que sea barato y práctico replicar los diseños de su célula solar récord en las líneas de producción. Algunas empresas han desarrollado técnicas de fabricación para los contactos metálicos frontales. Implementar el diseño de los contactos eléctricos traseros es más difícil, pero espera que las empresas lo implementen a continuación.
Mientras tanto, los investigadores del Laboratorio Nacional de Energía Renovable han fabricado células solares flexibles en un nuevo tipo de vidrio de Corning llamado Willow Glass, que es delgado y se puede enrollar. El tipo de célula solar que fabricaron es el único rival actual del silicio en términos de producción a gran escala: telururo de cadmio de capa delgada (ver First Solar Shines as the Solar Industry Flaters). Las células solares flexibles podrían reducir el costo de instalación de las células solares, haciendo que la energía solar sea más barata.
Uno de los exalumnos y colegas de Green, Jianhua Zhao, cofundador del fabricante de paneles solares China Sunergy, anunció esta semana que está construyendo una línea de fabricación piloto para una celda solar de dos lados que puede absorber la luz tanto de la parte delantera como de la trasera. La idea básica, que no es nueva, es que durante algunas partes del día, la luz del sol cae sobre la tierra entre las filas de paneles solares en una planta de energía solar. Esa luz se refleja en la parte posterior de los paneles y podría aprovecharse para aumentar la potencia de salida. Esto funciona particularmente bien cuando los paneles solares están construidos sobre arena, que es muy reflectante. Donde un panel solar de una cara puede generar 340 vatios, uno de dos caras puede generar hasta 400 vatios. Él espera que los paneles generen entre un 10 y un 20 por ciento más de electricidad en el transcurso de un año.
Dichos paneles solares podrían montarse verticalmente, como una valla, de modo que un lado recoja la luz solar por la mañana y el otro por la tarde. Eso haría posible instalar los paneles solares en muy poca tierra; por ejemplo, podrían servir como barreras acústicas a lo largo de las carreteras. Tal disposición también podría ser valiosa en áreas polvorientas. Muchas partes de Oriente Medio pueden parecer buenos lugares para los paneles solares, ya que reciben mucha luz solar, pero las frecuentes tormentas de polvo reducen la producción de energía. Los paneles verticales no acumularían tanto polvo, lo que podría ayudar a que estos sistemas sean económicos.
Incluso a más largo plazo, Green apuesta por el silicio, con el objetivo de aprovechar las enormes reducciones de costes que ya se han visto con la tecnología. Espera aumentar en gran medida la eficiencia de los paneles solares de silicio combinando silicio con uno o dos semiconductores más, cada uno seleccionado para convertir de manera eficiente una parte del espectro solar que el silicio no convierte de manera eficiente. Agregar un semiconductor podría aumentar la eficiencia del rango del 20 al 25 por ciento a alrededor del 40 por ciento. Agregar otro podría hacer factibles eficiencias de hasta un 50 por ciento, lo que reduciría a la mitad la cantidad de paneles solares necesarios para una instalación determinada. El desafío es producir buenas conexiones entre estos semiconductores, algo complicado por la disposición de los átomos de silicio en el silicio cristalino.