Conversión de energía solar eficiente y rentable
Los módulos fotovoltaicos (FV) que convierten la energía solar en electricidad son una interesante alternativa sostenible al uso de combustibles fósiles. La reducción de su coste manteniendo una eficiencia de conversión energética adecuada fomentará una adopción aún mayor de la tecnología de celdas solares. El método llamado de «lift-off» o despegado de lámina delgada de silicio cristalino (c-Si) puede servir para solucionar simultáneamente las cuestiones de precio y de eficiencia. Los problemas de manipulación han reducido el rendimiento y, con ello, aumentado el precio en relación con la potencia máxima suministrada (potencia pico en vatios). El proyecto «Roll to module processed crystalline silicon thin-films for higher than 20 % efficient modules» (R2M-SI) está llamado a producir las láminas delgadas mediante un proceso que prácticamente no requiere manipulación, lo cual elimina las limitaciones actuales. En el proceso R2M-SI, se despega una lámina muy delgada de silicio cristalino de la superficie redonda de un lingote de Si monocristalino en un baño de ataque electroquímico. La lámina se sujeta a un sustrato mediante un adhesivo adecuado para lograr una gran estabilidad a altas temperaturas. Después de la separación y la fijación, ya no es necesario manipular más la lámina de Si. Se somete a un proceso de crecimiento epitaxial para aumentar su grosor y se le aplica una lámina activa a la acción solar (emisor) mediante depósito químico en fase vapor (CVD). Un grupo de investigadores fabricó sustratos de Si sinterizado a partir de polvo de Si, que es un material barato, y los distribuyó entre los socios. A partir de ellos se fabricaron láminas de silicio poroso libres y pegadas parcialmente para realizar experimentos de fijación y epitaxia. También se identificaron varios adhesivos aptos para altas temperaturas y se realizaron ensayos con ellos. Finalmente, los científicos desarrollaron una herramienta de grabado continuo con resultados preliminares positivos. El paso siguiente fue desarrollar procesos de depósito epitaxial de las láminas activas de la celda solar. El proyecto cumplió con todos los hitos marcados y logró preparar los elementos para entregar, con lo cual se obtuvo una herramienta de CVD continua de alta capacidad (ConCVD). Los científicos investigan el procesamiento de las celdas solares y los módulos combinando el trabajo experimental con la modelización y la simulación. En primer lugar se probaron y se optimizaron los pasos del proceso y se montó un pequeño módulo. Los integrantes de R2M-SI confían en proporcionar un sistema de proceso y fabricación para producir módulos FV de láminas de silicio cristalino de alta eficiencia utilizando el método del despegado. El aumento de rendimiento en términos de coste de los módulos FV gracias a un proceso que consume una cantidad mucho menor de silicio permitirá superar una de las barreras actuales para la generalización de la tecnología fotovoltaica en el mercado.