211service.com
Startup tiene como objetivo reducir el costo de las células solares a la mitad
Tecnologías Twin Creeks —Una startup que ha estado operando en secreto hasta el día de hoy— ha desarrollado una forma de fabricar obleas delgadas de silicio cristalino que, según dice, podría reducir a la mitad el costo de fabricar células solares de silicio. Ha demostrado la tecnología en una pequeña fábrica de células solares de 25 megavatios por año que construyó en Senatobia, Mississippi.
Poder flexible: Las obleas de silicio recubiertas de metal de 20 micrómetros de espesor de Twin Creeks son flexibles y fuertes.
Siva Sivaram, director ejecutivo de Twin Creeks, dice que la tecnología de la empresa reduce la cantidad de silicio necesaria y el costo del equipo de fabricación. Afirma que la compañía puede producir células solares por alrededor de 40 centavos por vatio, que se compara con aproximadamente 80 centavos de las células solares más baratas en la actualidad. Twin Creeks ha recaudado 93 millones de dólares en capital de riesgo, además de préstamos del estado de Mississippi y otras fuentes que utilizó para construir su fábrica solar.
La forma convencional de hacer las obleas de silicio cristalino, que representan la mayor parte de las células solares, implica cortar bloques o cilindros de silicio en obleas de 200 micrómetros de espesor, un proceso que convierte aproximadamente la mitad del silicio en desperdicio. La industria utiliza obleas de 200 micrómetros porque las obleas mucho más delgadas son quebradizas y tienden a romperse en la línea de fabricación. Pero, en teoría, podrían ser tan delgados como de 20 a 30 micrómetros y seguir siendo igual de eficientes, o más eficientes, para convertir la luz solar en electricidad.
El proceso de Twin Creeks produce obleas de 20 micrómetros de espesor en gran parte sin desperdicio. Implica aplicar una fina capa de metal que las hace lo suficientemente duraderas como para sobrevivir a los equipos de procesamiento de células solares convencionales. Sivaram dice que al reducir en gran medida el uso de sierras de alambre y equipos relacionados y hacer obleas más delgadas, Twin Creeks reduce la cantidad de silicio necesaria en un 90 por ciento y también reduce en gran medida los costos de capital. Él dice que la tecnología se puede agregar a las líneas de producción existentes. El plan principal de la empresa es vender equipos de fabricación, en lugar de producir células solares. Espero que para esta época del próximo año, tengamos entre media docena y una docena de estas herramientas en el campo, dice.
Aceleración de la energía solar: Hyperion 3 de Twin Creeks es un acelerador de iones que bombardea placas de silicio con iones de hidrógeno para producir obleas solares muy delgadas para las células solares. Las placas de silicona están dispuestas alrededor del exterior de la estructura de los radios, que gira cuando los iones golpean las obleas.
El proceso comienza en una cámara de vacío, donde un haz de iones de hidrógeno de alta energía bombardea discos de silicio cristalino de tres milímetros de espesor. Los iones se acumulan a una profundidad precisa de 20 micrómetros, que está controlada por el voltaje del haz. Una vez que se acumulan suficientes iones, un brazo robótico quita rápidamente las obleas, que luego se colocan dentro de un horno, donde los iones en el silicio forman burbujas microscópicas de gas hidrógeno que se expanden, creando pequeñas fracturas dentro de la oblea de silicio y causando un 20 micrómetros- capa gruesa de silicona para desprenderse. Luego, la compañía aplica un respaldo de metal a la fina silicona. (El proceso patentado que utiliza la distingue de otra empresa, Astrowatt , lo que produce obleas que son igualmente delgadas. Pero las obleas de Astrowatt están ligeramente curvadas, lo que podría dificultar su manipulación en equipos de producción convencionales).
Las obleas Twin Creeks son compatibles con los equipos de producción de células solares convencionales y con los procesos que ahora se utilizan para hacer diseños avanzados de células solares, como las células de heterounión. Sivaram dice que el proceso de iones de hidrógeno funciona con materiales monocristalinos distintos del silicio, incluido el arseniuro de galio, un semiconductor que se ha utilizado para producir células solares de eficiencia récord mundial.
El uso de un haz de iones para crear obleas delgadas de silicio cristalino se ha considerado anteriormente, pero era demasiado caro para ser un método de fabricación práctico. Se requería un acelerador de partículas que pudiera producir haces de iones de muy alta corriente y muy alta energía, y tal bestia no existía, dice Sivaram. Para hacer viable la tecnología, Twin Creeks desarrolló un acelerador de iones que es 10 veces más potente que cualquier acelerador disponible comercialmente, dice.
Si bien la empresa enfatiza que la tecnología es compatible con las líneas de producción existentes, requiere al menos un cambio. Por lo general, las obleas se tratan para crear una textura de superficie rugosa que les ayuda a absorber la luz en lugar de reflejarla. La textura está hecha de pirámides que son tan altas como el grosor de las obleas Twin Creeks, por lo que no es práctico de usar con las nuevas obleas. Sivaram dice que la compañía ha implementado una tecnología antirreflejos alternativa que permite que sus células solares funcionen tan bien como las fabricadas con el proceso convencional.