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Una forma más segura de recubrir células solares duraderas
Una empresa surgida de dos universidades de Quebec dice que ha desarrollado una forma más segura de agregar recubrimientos antirreflectantes a las células solares de silicio cristalino que también aumenta su rendimiento energético de por vida.
Pantalla solar: Un técnico de Sixtron sostiene una celda solar con el revestimiento antirreflectante de carburo de silicio de la empresa. El proceso es más seguro y se puede integrar en las líneas de fabricación existentes.
En el mercado de la energía solar fotovoltaica, incluso la más mínima mejora en la eficiencia puede tener un impacto significativo en los resultados de los fabricantes, razón por la cual los recubrimientos antirreflectantes son tan importantes. Estos delgados recubrimientos, que hacen que las células solares parezcan azules, maximizan la cantidad de luz solar que se absorbe y reducen los defectos de la superficie que pueden reducir el rendimiento.
Sin embargo, el método de recubrimiento más popular, la deposición de vapor de una película de nitruro de silicio utilizando gas silano, conlleva importantes riesgos. El silano puede encenderse cuando se expone al aire; el gas es costoso de transportar y los fabricantes de celdas de silicio deben invertir en almacenamiento especial, ventilación y otras medidas de seguridad para evitar accidentes.
El potencial de daño es enorme, dice Ajeet Rohatgi , director del Centro de Investigación Fotovoltaica del Instituto de Tecnología de Georgia. Las células recubiertas de esta manera también se ven afectadas por un fenómeno llamado degradación inducida por la luz que ocurre una vez después de las primeras 24 a 48 horas de exposición a la luz solar. En una celda con una eficiencia del 18 por ciento, verá caer la eficiencia [casi de inmediato] a 17,7 o 17,5 por ciento, y la perderá durante la vida útil de la celda, dice.
Rohatgi y su equipo de investigadores en Georgia Tech han pasado los últimos 18 meses probando un nuevo proceso sin silano para aplicar película antirreflectante a las células solares, que fue desarrollado por Montreal. Materiales avanzados Sixtron . El recubrimiento, un material de nitruro de carburo de silicio que lleva el nombre comercial de Silexium, reduce la degradación inducida por la luz hasta en un 88 por ciento.
Las obleas de silicio cristalino, que suelen estar dopadas con boro, también contienen oxígeno. Cuando la luz solar llega por primera vez a una nueva célula, hace que el boro y el oxígeno se combinen, lo que da como resultado una degradación del 3 al 5 por ciento en la eficiencia celular. Los investigadores encontraron que cuando se agrega la película de Silexium, parte del carbono en el recubrimiento termina difundiéndose en la mayor parte de la oblea de silicio. Creen que el carbono compite con el boro para formar un enlace con el oxígeno. Debido a que hay menos oxígeno para que el boro se adhiera, se evita en gran medida la degradación inducida por la luz.
Abasifreke Ebong, subdirector del Centro de Investigación Fotovoltaica de Georgia Tech, dice que para confirmar que esto está sucediendo, el siguiente paso es estudiar el contenido de oxígeno de las obleas solares después de sacarlas del horno de combustión. Si el oxígeno es menor, la teoría se mantiene. Esos son los datos que estamos esperando, dice.
Según Mike Davies, vicepresidente senior de Sixtron, cada 0,1 por ciento de la eficiencia neta que se evita de la degradación inducida por la luz da como resultado, en promedio, una ganancia de $ 600.000 en el margen de beneficio por cada línea de producción de células de 60 megavatios.
El sistema de Sixtron elimina el peligro del gas silano, confiando en cambio en un material de polímero sólido patentado que contiene silicio y carbono. Usando calor y presión, el sólido se convierte en un gas de metil silano menos peligroso durante el proceso de recubrimiento de la celda. La conversión de sólido a gas tiene lugar dentro del sistema de gabinete de manipulación de gas de la empresa, llamado SunBox, que ha sido diseñado para conectarse directamente a los sistemas estándar de la industria que existen en la mayoría de las líneas de producción de celdas.
Joshua Pearce , profesor de materiales avanzados en la Queen's University en Kingston, Ontario, dice que Sixtron puede estar exagerando los riesgos de usar silano en una planta de células fotovoltaicas. Existen procedimientos de seguridad estándar que hacen que trabajar en una fábrica fotovoltaica sea muy seguro, dice. Aún así, agrega, cualquier cosa para reducir el costo de la energía fotovoltaica, aunque sea en una pequeña cantidad, es una gran contribución.
Sixtron dice que ya está trabajando con los tres principales proveedores de equipos de fabricación de células fotovoltaicas en Alemania y tiene interés de varios otros. La empresa planea alquilar el sistema a un costo aproximadamente igual al de un sistema basado en silano. Es importante destacar que evita la necesidad de utilizar otras estrategias de reducción de la degradación inducida por la luz, basadas en métodos de fabricación alternativos o el uso de obleas de mayor costo dopadas con galio.