Investigadores de EE. UU. vuelven a poner de moda la delgadez del silicio

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Científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) y del Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos (NREL) han expuesto los argumentos a favor de reducir el grosor de las obleas solares del actual estándar de la industria de 160 micrones a 50 micrones e incluso más, argumentando que los potenciales beneficios de reducir los costes de tal medida son demasiado grandes para ser ignorados y que existen tecnologías para superar los retos inherentes a la producción y manipulación de materiales tan delgados.

La reducción del consumo de silicio mediante el paso a obleas más finas no es una idea nueva. La introducción del aserrado con hilo diamantado alrededor de 2016 trajo consigo importantes reducciones de costes, gracias en parte a la disminución del consumo de silicio. Sin embargo, la caída de los precios del silicio hizo que esto fuera menos prioritario, y la industria se ha centrado desde entonces en vías alternativas para la reducción de costes.

Sin embargo, según este último análisis del MIT y el NREL, muchas de estas rutas alternativas ya se han agotado, y la industria podría beneficiarse una vez más si volviera a centrarse en las obleas, que siguen siendo el componente más caro de un módulo. “La eficiencia solo puede aumentar en un pequeño porcentaje. Por lo tanto, si se quieren conseguir más mejoras, el grosor es el camino a seguir”, explica Tonio Buonassisi del Laboratorio de Investigación Fotovoltaica del MIT. “Hay un camino. No es fácil, pero hay un camino. Y para los primeros que o adopten, la ventaja será significativa”.

El análisis completo está disponible en el artículo “Revisiting thin silicon for photovoltaics: a technoeconomic perspective”, publicado en la revista Energy & Environmental Science. Los investigadores sugieren que las obleas más finas podrían reducir enormemente los costos produciendo más obleas por lingote de silicio, lo que a su vez aumentará la capacidad de producción sin necesidad de construir nuevas fábricas.

El reto de reducir el espesor de las obleas más allá del estándar actual de 160 micras es que el material se vuelve quebradizo, lo que provoca más microfisuras y mayores tasas de rotura en la producción. El estudiante de postdoctorado del MIT Zhe Liu estima que con la tecnología actual debería ser “relativamente simple” bajar a 100 micrones, y en el futuro las nuevas innovaciones podrían hacer viables obleas tan finas como de 15 micrones.

“Esta área está madura para la innovación, un sentimiento del que se hacen eco los actores de la industria con visión de futuro”, concluye el documento de investigación. “Ahora, la principal barrera que dificulta la adopción generalizada de obleas finas es probablemente la pérdida de rendimiento de la fabricación. Creemos que la industria está preparada para las obleas finas, pero es necesario un esfuerzo adicional en el desarrollo de equipos y procesos de fabricación innovadores para superar esta barrera”.

La startup estadounidense 1366 Technologies ha sugerido una solución a esto, con su “Proceso Directo de Obleas”, en el que las obleas se producen directamente a partir de silicio fundido en lugar de ser cortadas de un lingote más grande. Esto permite que la oblea se produzca ligeramente más gruesa en ciertos puntos, reduciendo su fragilidad.

La empresa está en proceso de ampliación de una fábrica en Malasia, en colaboración con el fabricante de módulos Hanwha Q Cells. Sin embargo, el MIT sugiere que tal vez sea necesario adoptar medidas más amplias para facilitar ese cambio. “Lo que puede ser necesario es que los diferentes actores clave de la industria se reúnan y establezcan un conjunto específico de pasos a seguir y normas acordadas”, dice Buonassisi. “Eso sería verdaderamente transformador”.