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Una máquina Xerox para Super Paneles Solares
El gigante de la tecnología, sinónimo de documentos fotocopiados, ha puesto su mirada en los paneles solares de alta eficiencia.
Los investigadores de PARC, una subsidiaria de Xerox centrada en I+D, afirman que están desarrollando un nuevo proceso de impresión digital que podría abaratar mucho la producción en masa de sistemas solares fotovoltaicos concentrados. Dichos sistemas pueden aumentar drásticamente la eficiencia de las células solares mediante el uso de lentes para concentrar y enfocar la luz solar en células pequeñas.
El aumento de la eficiencia podría ser una forma efectiva de reducir el costo de los módulos solares, cuyo precio ya se ha reducido drásticamente durante los últimos años. Gran parte del costo de los sistemas de silicio convencionales ahora se debe a aspectos como el cableado, la instalación y los permisos. Paneles más eficientes significarían que necesitamos menos para producir la misma cantidad de energía, lo que a su vez reduce los costos de hardware e instalación. Pero la tecnología fotovoltaica concentrada hasta ahora no ha logrado ganar terreno porque todavía es demasiado costosa y voluminosa para competir con los paneles solares de silicio convencionales.
PARC espera hacer que la tecnología sea más competitiva reduciendo los componentes y diseñando un nuevo factor de forma de pantalla plana y desarrollando un proceso de fabricación relativamente económico. El nuevo proceso se basará en un esfuerzo mayor de los investigadores de PARC para inventar un nuevo tipo de impresora que pueda depositar con precisión tintas hechas de pequeños chips semiconductores, llamados chiplets, mediante el uso de principios de ensamblaje similares a los de las fotocopiadoras Xerox.
Hasta ahora, solo han demostrado la capacidad de fabricar dispositivos a pequeña escala conectando unos pocos chips impresos. Pero eventualmente la técnica podría permitir que las personas diseñen e impriman arreglos muy grandes de pequeños componentes eléctricos y ópticos de manera similar a la forma en que diseñarían e imprimirían un documento usando una impresora Xerox, dicen los investigadores de PARC. Dicen que esto debería hacer posible el desarrollo de una nueva clase de dispositivos electrónicos hechos de arreglos impresos de varios tipos de chips.
La primera aplicación real podría ser un nuevo tipo de sistema de energía solar. En agosto, el grupo PARC, junto con colaboradores de Sandia National Laboratories, ganó una subvención de ARPA-E para aplicar el innovador proceso de impresión para construir matrices de microescala de células fotovoltaicas en un panel plano, y el grupo tiene tres años para hacerlo ( ver Intentos del DOE para impulsar la energía solar concentrada).
En los últimos años, los ingenieros han desarrollado formas de reducir los componentes necesarios para concentrar y enfocar la luz solar hasta la escala milimétrica. Los investigadores de los Laboratorios Nacionales Sandia han desarrollado células solares a microescala que pueden combinarse con esos elementos de concentración en un diseño de panel plano. Pero cuanto más pequeños son los componentes, más piezas individuales hay que ensamblar para un área determinada, y deben organizarse con extrema precisión, dice patricio maeda , ingeniero principal de PARC.
El método existente para hacer esto, que se basa en un sistema automatizado que recoge los componentes individuales y los coloca en los puntos de destino, es demasiado costoso para lograr el ambicioso objetivo de costos de ARPA-E, dice Maeda. Los investigadores de PARC dicen que el nuevo enfoque de impresión podría conducir a un proceso de fabricación de alta velocidad que es muchísimo más barato para construir estos sistemas a microescala en grandes áreas.
El gran desafío ahora es diseñar y construir un sistema con cientos de chips conectados entre sí, dice eugenio chow , un científico principal de PARC. En tres años, el grupo debe entregar una matriz eléctricamente funcional de chips de células solares. Una placa posterior de este tipo podría combinarse con componentes ópticos en miniatura que se pueden fabricar utilizando métodos comúnmente utilizados para fabricar películas ópticas de área grande utilizadas en pantallas planas.
La financiación de ARPA-E ha empujado al grupo a tomar más en serio las aplicaciones industriales para el proceso de impresión de chiplets, dice Chow. Pero nosotros aún tenemos un largo camino por seguir.