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Reportaje destacado

Financiado con arreglo a: FP7-IDEAS-ERC

Artículo del CEI - Un futuro más brillante gracias a un tratamiento antienvejecimiento para paneles solares

La energía solar es un recurso casi ilimitado. Cada minuto, el sol emite energía suficiente para cubrir las necesidades energéticas del planeta durante todo un año. Pero la conversión de este recurso en electricidad a un coste asequible resulta complicada. Las celdas fotovoltaicas basadas en el silicio siguen adoleciendo de un declive de su efectividad con el paso del tiempo. Por medio de su proyecto SOLARX, financiado por el Consejo Europeo de Investigación (CEI), la profesora Hele Savin de la Universidad Aalto (Finlandia) está investigando una posible vía para solucionar ese inconveniente.
Artículo del CEI - Un futuro más brillante gracias a un tratamiento antienvejecimiento para paneles solares
Apunta que, a medida que envejecen, se aprecia cómo disminuye el rendimiento energético de las celdas fotovoltaicas, y reconoce que «este deterioro está constatado pero no se comprende del todo aún. Actualmente, hasta un 20 % de la pérdida de eficiencia se debe a esa causa, pero sus motivos siguen sin conocerse. El sector trata de resolver esta deficiencia empleando materiales de mayor calidad pero también más costosos, o bien usando sustancias dopantes en el silicio; lo cierto es que, a día de hoy, no se dispone de ninguna solución rentable».

Ante esta problemática, la formación en ingeniería electrónica de la profesora Savin ha resultado de gran utilidad. Estudió microelectrónica en la Universidad Tecnológica de Helsinki (TKK) y actualmente es la jefa del Grupo de Física Electrónica de Departamento de Micro y Nanociencias de la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Aalto (Finlandia).

El papel del cobre

En los últimos años se ha generado un proceso de convergencia en las tecnologías y los materiales que se utilizan en la microelectrónica y en las celdas fotovoltaicas basadas en el silicio. La profesora Savin pretende ahora aplicar una investigación suya anterior a la resolución del problema mencionado en este joven campo.

«Mi hipótesis es que en el silicio existen impurezas de cobre que reaccionan con la luz y provocan el declive en la producción de energía. En el silicio empleado en las celdas de gran tamaño siempre hay cobre, bien por impurezas que había previamente, bien a consecuencia del proceso de producción. Este cobre puede desplazarse y quedar difuso por el silicio incluso a temperatura ambiente».

«Durante el doctorado estudié el cobre en la microelectrónica, y concretamente la contaminación por cobre del silicio —añade—. Empleé luz para inducir actividad eléctrica en el cobre. Lograr este efecto era mi intención, pero de esta labor extraigo también la hipótesis de que ese hecho explica el deterioro mencionado y que la industria fotovoltaica aspira a remediar. Cuando se exponen las celdas fotovoltaicas a la luz del sol, ésta induce actividad eléctrica en las impurezas de cobre, que se desplazan y amontonan formando cúmulos cada vez mayores. Estos dañan la celda fotovoltaica y dificultan el flujo de la corriente eléctrica».

El grupo de investigación de Savin se propone, en consecuencia, dar con una solución que consiste en aplicar una carga negativa a la superficie del silicio; de este modo se aprovechan las propiedades aislantes de los recubrimientos protectores con óxido que se utilizan en la mayoría de celdas. Por consiguiente, la superficie atrae los iones de cobre, en lugar de que estos formen cúmulos y entorpezcan el fluir de la energía eléctrica.

«El efecto de degradación es lento, por lo que los experimentos tienen que prolongarse varios días», señala. «El apoyo prestado por el CEI nos permite dedicarnos durante los próximos cinco años a resolver esta cuestión, con la ayuda de un doctorando y un post-doctorando y valiéndonos de las herramientas especializadas que existen en las instalaciones de Micronova para controlar la concentración de cobre contaminante».

Micronova es la infraestructura nacional de Finlandia para la investigación en los campos de la micro y la nanotecnología. Está administrada por el Centro de Investigación Técnica de Finlandia (VTT) y la Universidad Aalto. El equipo que tiene asignado permite a la profesora Savin estudiar los efectos del cobre en el silicio puro, evitando la contaminación con impurezas de otras fuentes.

«Éste es un proyecto de ciencia básica, pero la capacidad de producción y el mercado de la tecnología fotovoltaica ya son enormes. Por tanto, si funciona, la repercusión tecnológica será grande y podrían surgir aplicaciones en muy poco tiempo —asegura—. Por otro lado, aunque no funcione a escala industrial, obtener una comprensión más exacta de los motivos científicos de este efecto también sería un resultado notable que podría conducir a soluciones mejores más adelante». La energía solar de origen fotovoltaico es actualmente la tercera fuente de energía renovable más importante (por detrás de la hidroeléctrica y la eólica), siendo la capacidad instalada total en el mundo superior a los 100 GW. Así pues, mediante su labor, la profesora Savin puede ayudar a propiciar una revolución energética gracias a fuentes renovables y fiables.

Para terminar, concluye que «mi ilusión es desarrollar tecnología que llegue a ser utilizada por la industria fotovoltaica mundial».

Fuente: profesora Hele Savin

- Coordinador del proyecto: Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Aalto (Finlandia)
- Título del proyecto: Riddle of light-induced degradation in silicon photovoltaics
- Acrónimo del proyecto: SOLARX
- web de la institución coordinadora
- Programa de financiación del 7PM (convocatoria del CEI): subvención de inicio (Starting grant) 2012
- Financiación de la CE: 850 000 euros
- Duración del proyecto: 5 años

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