El NREL ha desarrollado un proceso mejorado para la producción de células fotovoltaicas usando arseniuro de galio y otros compuestos en el grupo de elementos III-V. Estos materiales son conocidos por su extremadamente alto potencial de eficiencia, pero su alto costo de producción ha limitado su utilización a aplicaciones de nicho como los satélites y los vehículos aéreos no tripulados.
Ahora, los científicos de NREL dicen que han mejorado el proceso para la producción de células III-V, conocido como epitaxia en fase de vapor de hidruro (HVPE).
“HVPE no es nuevo”, dijo Aaron Ptak, científico sénior que se unió a NREL en 2001. “Ha existido desde los años 50 y 60. Con cariño nos referimos a ella como nuestra nueva técnica de crecimiento de 50 años “.
El proceso fue olvidado incluso entre los productores de nicho y la comunidad de I + D que trabajaba con células solares III-V. La clave de su proceso D-HVPE es el uso de un reactor de doble cámara para depositar diferentes capas, a través del cual informan que pudieron reducir los tiempos de producción de más de una hora a alrededor de dos minutos.
El equipo ha sido capaz de producir una celda GaAs con una eficiencia del 25,3 %. Sin embargo, el NREL reconoce que el proceso no reducirá los costos lo suficiente como para aumentar el atractivo comercial del material más allá de satélites, aplicaciones militares y otras aplicaciones de nicho en las que la eficiencia tiene prioridad con respecto al costo.
Kelsey Horowitz, parte del Grupo de Análisis Económico Tecnológico en el Centro de Análisis Energético Estratégico de NREL, sin embargo, pronostica que con ajustes y economías de escala, las células fabricadas con D-HVPE podrían generar electricidad entre $ 0,20 y $ 0,80 / W, y teoriza que existan mercados intermedios donde se pueden tolerar precios más altos.
Los investigadores también reconocen que llevar el proceso hacia la producción comercial sería otro paso extremadamente costoso. “Tenemos una tecnología de I + D que funciona muy, muy bien”, continúa Ptak. “Tenemos diseños para un reactor a escala piloto, pero no tenemos forma de ir de A a B. Llegar a ese paso requiere mucho capital”.
NREL también tiene un acuerdo con la empresa estadounidense Microlink Devices para la comercialización de otro concepto de celda ultraligera, que utiliza asimismo arseniuro de galio en su proceso de producción. La celda de triple unión desarrollada por Microlink ha logrado una eficiencia del 37,75 % y una densidad de potencia de más de 3000 W / kg, y se ha utilizado para alimentar el Zephyr S HALE, un vehículo aéreo no tripulado de gran altitud con alimentación solar, capaz de llevar a cabo funciones similares a un satélite.
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