El consorcio Durable Module Materials (DuraMAT), creado por la Oficina de Tecnología de la Energía Solar (SETO) del Departamento de Energía (DOE), lleva trabajando desde su creación en 2016 para mejorar el uso de los materiales fotovoltaicos.
DuraMAT ha concedido 30 millones de dólares a proyectos de gran impacto y en 2021 la SETO le concedió otros 36 millones de dólares para seis años más de financiación. Los fondos ayudarán al consorcio a seguir desarrollando la ciencia de los materiales de los módulos solares en busca de una vida útil de 50 años para la energía fotovoltaica.
“Estamos intentando pasar a un modo de investigación de la fiabilidad en el que nos centramos directamente en los módulos que duran 50 años”, dijo Teresa Barnes, directora de DuraMAT. “Estamos muy centrados en los módulos de alto rendimiento energético y en fabricarlos de forma sostenible. Sabemos que el aumento del despliegue a la velocidad necesaria para la transición energética tendrá un gran impacto material y energético. Pero nuestra pregunta es: ¿Cómo podemos hacerlo de forma sostenible desde el punto de vista medioambiental y de forma que nuestra cadena de suministro pueda seguir el ritmo?”.
El consorcio tiene cinco objetivos fundamentales. En primer lugar, pretende actuar como recurso central de datos, recopilando y difundiendo datos sobre la fiabilidad de los módulos solares, y aplicando los datos para crear ideas. La base de datos DuraMAT es una fuente centralizada con la capacidad de ingerir, organizar, combinar, analizar y gestionar diversos conjuntos de datos.
En segundo lugar, DuraMAT proporciona información forense sobre el terreno, cuantificando y caracterizando los fallos de los módulos en exposiciones exteriores y registrando los efectos ambientales. Uno de los mayores obstáculos para estudiar la degradación o los fallos de los módulos en el terreno es la frecuente ausencia de un módulo de “referencia” o de control. Este objetivo principal está diseñado para proporcionar una mejor comprensión de la durabilidad de los materiales fotovoltaicos, y para generar datos prácticos y multimodales que guíen los próximos pasos en el diseño de materiales y módulos.
Como tercer objetivo, el equipo desarrolla un modelo multiescala y multifísico para acelerar las pruebas y evaluar cuantitativamente la degradación de los materiales.
“Ahora estamos cambiando nuestro énfasis hacia las pruebas predictivas y los métodos de modelado que nos permitirán evaluar la fiabilidad con mayor rapidez y precisión en las nuevas tecnologías”, dijo Barnes.
En cuarto lugar, ofrece soluciones para los materiales de los módulos, en las que el consorcio diseña, desarrolla y de- rrolla materiales innovadores y arquitecturas de módulos para abordar los problemas de fiabilidad de la energía fotovoltaica. El grupo ha trabajado en la caracterización de los modos de fallo, el desarrollo de una metalización tolerante a las grietas y el diseño de láminas posteriores reciclables. También ha elaborado requisitos técnicos y directrices sobre materiales que han permitido el desarrollo de módulos de capa fina.
Y como último objetivo central, el consorcio utiliza la ciencia de la aceleración disruptiva para probar los materiales. Utilizando condiciones agresivas, como presionar los módulos con anillos para simular la flexión, o con ondas sonoras para imitar el efecto de deformación del viento, el consorcio pone a prueba los módulos fotovoltaicos para ver cómo se comportarían en las condiciones más duras y durante largos períodos de tiempo.
“Para que la energía solar se expanda y se convierta en una tecnología omnipresente en nuestro sistema eléctrico y en nuestras casas, y sea responsable del 40% de nuestra generación de electricidad, las tecnologías antiguas no son suficientes”, afirma Barnes. “Los módulos fotovoltaicos tienen que ser más eficientes, menos costosos y más sostenibles a una escala mucho mayor. Pero también necesitamos saber que estos nuevos módulos -ya sean nuevos diseños de módulos o nuevas tecnologías de células como las células bifaciales o en tándem- tendrán un rendimiento predecible sobre el terreno.”
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