Manufactura de células solares de silicio más baratas

21.03.2012 09:29

 

El coste de los paneles solares se ha reducido drásticamente en los últimos años, pero tiene que bajar aún más para que la energía solar pueda competir con la electricidad generada a partir del carbón o el gas natural. La industria necesita encontrar un material que sea más barato que el silicio cristalino convencional, utilizado en la gran mayoría de células solares hoy día.

Ampulse, una start-up en Golden, Colorado (EE.UU.), cree tener la respuesta. La compañía afirma que mediante la combinación de la alta eficiencia de conversión solar del silicio cristalino y la fabricación de película fina de bajo coste se puede reducir el precio de la electricidad a partir del silicio cristalino en paneles solares a menos de 50 centavos de dólar (38 céntimos de euro) por vatio.

La fabricación convencional de materiales solares de silicio cristalino requiere mucho tiempo y energía, además de resultar altamente ineficaz. Un gas rico en silicio se calienta a 1400 °C para crear grandes cristales o lingotes que luego son cortados en delgadas obleas mediante un proceso que lleva varios días y que hace que casi la mitad del material de silicio en bruto acabe siendo inservible serrín.

Ampulse utiliza un proceso de deposición de vapor desarrollado en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL, por sus siglas en inglés), también en Golden, Colorado, para cultivar cristales de silicio sobre una lámina de metal flexible.

El proceso es conocido como 'deposición de vapor químico por filamento caliente'. Un filamento de tungsteno similar al alambre encontrado en una bombilla incandescente se utiliza para calentar el gas de silicio dentro de una cámara de vacío a 700 °C, provocando que el gas se descomponga y deposite una película delgada de silicio directamente sobre un material de sustrato en solo unos segundos. La capa de silicio resultante tiene de 5 a 10 micras de grosor, suficiente para convertir en electricidad la mayoría de la energía solar que recae en los paneles. Las obleas convencionales de silicio cristalino, en comparación, poseen alrededor de 200 micras de espesor.Ampulse combina la deposición de vapor con un nuevo sustrato desarrollado en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge. El sustrato ayuda a cultivar los cristales de silicio con una alineación y orientación uniformes, un requisito fundamental para mantener la alta eficiencia de las células.

La deposición de vapor se ha utilizado anteriormente con otros sustratos para producir silicio amorfo de película delgada. Sin embargo, dicho proceso carece de la alineación uniforme de cristal del silicio cristalino y por tanto posee una eficiencia de conversión solar significativamente menor.

La empresa actualmente está instalando una planta de producción a escala piloto en el NREL, construida por el fabricante alemán de equipos fotovoltaicos Roth & Rau Microsystems.

Ken Zweibel, director del Instituto Solar de la Universidad George Washington en Washington DC (EE.UU.), afirma que el enfoque de Ampulse es interesante, aunque se enfrenta a desafíos técnicos y mucha competencia. "La historia del silicio de película delgada está llena de intentos fallidos y enfoques abandonados", afirma Zweibel. "Ampulse se enfrentará a un proceso largo y difícil".  

Zweibel asegura que el exceso de oferta de módulos convencionales de silicio cristalino procedente de China, y las nuevas células solares de película delgada hechas a partir de materiales más exóticos como el teluro de cadmio y el seleniuro de cobre-indio-galio, sobrepasan al silicio cristalino. First Solar, por ejemplo, ya fabrica módulos de película delgada de telururo de cadmio capaces de producir electricidad por aproximadamente 70 centavos de dólar el vatio, y planea mejorar el precio aún más.

Sin embargo, si se logran producir paneles de silicio de película delgada altamente eficientes, el bajo coste del material y su abundante suministro podrían proporcionarle una ventaja sobre otros materiales de película delgada más exóticos.

Los directivos de Ampulse se negaron a hacer público el grado de eficiencia que han logrado hasta ahora en las pruebas de laboratorio, aunque afirman que su producto inicial tendrá una eficiencia del 15 por ciento, y estará disponible de aquí a 12 o 18 meses.

Zweibel sigue siendo escéptico. "Si yo fuera inversor, no pondría mi dinero en ningún sitio hasta no tener algún tipo de referencia de lo que han logrado en el laboratorio", afirma.