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Solar de película fina con alta eficiencia
Las células solares fabricadas con tintas baratas basadas en nanocristales tienen el potencial de ser tan eficientes como las células inorgánicas convencionales que se utilizan actualmente en los paneles solares, pero pueden imprimirse a un precio más económico. Solexant , una empresa de San José, CA, fabrica actualmente células solares para probar la tecnología. Para competir con otras empresas solares de película delgada, Solexant apuesta por procesos y materiales de impresión más simples y económicos, así como por costos de capital iniciales más bajos para construir sus plantas. La compañía espera vender módulos a $ 1 por vatio, con eficiencias superiores al 10 por ciento.
Solar de nanocristales: Las células solares en la parte superior se hicieron en una impresora de rollo a rollo a partir de una tinta que consta de nanocristales semiconductores inorgánicos en forma de varilla que se muestran a continuación. Las celdas se imprimieron en una lámina de metal flexible y se cubrirán con una placa de vidrio.
La compañía ha licenciado métodos para cultivar nanocristales y convertirlos en tintas de Pablo Alivisatos , profesor de nanotecnología en la Universidad de California, Berkeley y director interino de la Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . (Alivisatos está en la junta directiva de Solexant). Alivisatos dice que la ventaja de estos materiales es su potencial para combinar un bajo costo con un alto rendimiento. Las células solares hechas de silicio cristalino son eficientes para convertir la luz solar en electricidad, pero son caras de fabricar. Para reducir el costo, las empresas han estado desarrollando células solares de película delgada a partir de semiconductores que no se ajustan al rendimiento del silicio cristalino, pero que su fabricación es mucho menos costosa.
El objetivo de Solexant es fabricar células solares baratas de película delgada con eficiencias relativamente altas. No revelaría de qué están hechas las tintas de nanopartículas, pero la compañía dice que son suspensiones de nanocristales semiconductores en forma de varilla que tienen cuatro nanómetros de diámetro y 20 a 30 nanómetros de largo. Las células Solexant están impresas en una hoja de metal como sustrato. Las películas de nanocristales son fáciles de imprimir pero tienen malas propiedades eléctricas. Los electrones tienden a quedar atrapados entre las partículas pequeñas. El truco con estas células es cómo depositar los materiales sobre la marcha de una manera que crea una superficie muy conductora, lo que a su vez asegura una conversión de luz a electricidad decente, dice Alivisatos. Solexant comienza con nanocristales porque son más fáciles de imprimir y los calienta a medida que se imprimen, lo que hace que se fusionen en microcristales más grandes y de alta calidad que no tienen tantos lugares para que los electrones se pierdan.
Las partes restantes de la celda solar, incluidos los contactos eléctricos y una capa absorbente de luz, también están impresas en las películas metálicas flexibles. Este proceso permite a Solexant imprimir áreas muy grandes. Cuando se completa, las células se cortan y luego se cubren con una pieza rígida de vidrio.
La fabricación de la celda completa mediante un proceso de rollo a rollo le da a la empresa una ventaja sobre otras empresas fotovoltaicas de película delgada que imprimen sobre vidrio, que es más pesado y está limitado a áreas más pequeñas, dice el CEO de Solexant. Damoder Reddy . El costo beneficio es dramático, lo que nos permite producir células a 50 centavos el vatio, dice. Primer Solar , una empresa de película delgada que utiliza la deposición al vacío para imprimir sus celdas en vidrio, tiene costos de fabricación de 85 centavos por vatio. Nanosolar, otra empresa que fabrica células solares de nanocristales, utiliza un semiconductor diferente que requiere que se produzcan reacciones químicas durante la impresión, lo que aumenta la complejidad y el costo del proceso. Imprimimos un semiconductor preformado, que elimina esos pasos, dice Reddy.
Solexant ha recaudado $ 22,5 millones en fondos de riesgo para construir su planta piloto de dos megavatios y está buscando $ 40 millones más durante el próximo año para construir una instalación de 100 megavatios. Las nuevas empresas solares generalmente buscan alrededor de $ 250 millones en capital para construir una planta de este tipo, dice Reddy.
El primer producto de la compañía, que según Reddy se venderá a 1 dólar el vatio el próximo año, contendrá una sola capa de nanocristales. Actualmente, la compañía está desarrollando otros tipos de nanocristales que responden mejor a diferentes bandas del espectro solar con la esperanza de aumentar la eficiencia de sus células. En última instancia, queremos hacer una celda multicapa de amplio espectro, dice Reddy.