El equipo conjunto europeo de I + D muestra que el silicio negro con una reflectancia inferior al 1% está listo para la producción industrial de paneles solares.
Una invención de 2011 realizada por los investigadores de la Universidad de Aalto ha pasado del concepto a la realidad. Hace apenas unos años, los investigadores obtuvieron la eficiencia récord del 22% en el laboratorio para células solares nanoestructuradas que utilizan deposición de capa atómica. Ahora, con la ayuda de socios industriales y la colaboración conjunta europea, los primeros prototipos de módulos se han fabricado en una línea de producción industrial.
«Nuestro momento no pudo haber sido mejor», compartió el profesor Hele Savin , quien dirigió la investigación. De hecho, 2018 es comúnmente llamado el ‘Año del Silicio Negro’ debido a su rápida expansión en la industria fotovoltaica (PV). Ha permitido el uso del corte con hilo de diamante en silicio policristalino, lo que reduce los costos y el impacto ambiental. Sin embargo, todavía hay mucho margen de mejora ya que el silicio negro actual utilizado en la industria consiste en nanoestructuras poco profundas que conducen a propiedades ópticas subóptimas y requieren un revestimiento antirreflectante por separado.
El enfoque de Aalto consiste en utilizar nanoestructuras profundas con forma de aguja para obtener una superficie ópticamente perfecta que elimine la necesidad de recubrimientos antirreflexión. Su producción industrial, sin embargo, no fue una tarea fácil. «Estábamos preocupados de que una estructura tan frágil no sobreviviera a la producción en masa de varios pasos, debido al manejo brusco de los robots o la laminación del módulo».
Afortunadamente, se demostró que las preocupaciones no eran un problema. Las células y los módulos eran realmente negros cuando salieron de producción y no tenían signos de daños. El mejor módulo fue producir energía con más del 20% de eficiencia. Además de excelentes propiedades ópticas, los investigadores se sorprendieron positivamente de que sus células negras tuvieran beneficios inesperados adicionales, como una alta tolerancia a las impurezas y una estabilidad mucho mejor a largo plazo en comparación con las células de referencia estándar de la industria.
Célula solar negra PERC sin recubrimiento AR producida en la línea industrial. Obs. el sustrato es silicio policristalino a pesar de las esquinas redondeadas. Foto: grupo de investigación de Hele Savin / Universidad de Aalto
¿Qué tan caro es la tecnología de silicio negro? «Las preguntas relacionadas con el análisis tecnoeconómico siempre son difíciles, especialmente para los científicos de materiales como nosotros. Afortunadamente, obtuvimos ayuda de personas con experiencia relacionada «, responde Savin. Los socios del proyecto proporcionaron datos al Profesor Joshua Pearce de la Universidad Tecnológica de Michigan, cuyos cálculos preliminares indican que, aunque las nanoestructuras profundas son caras de fabricar, el mayor rendimiento del producto final podría equilibrar los costos totales, por ejemplo, debido a una menor cantidad de proceso pasos.
El proyecto de I + D (NEGRO) formaba parte de la red Solar-ERANET y fue financiado por la UE y Business Finland. Los socios del proyecto incluyeron la Universitat Politècnica de Catalunya de España, Solar World Innovations GmbH de Alemania y las empresas finlandesas Beneq, Naps Solar Systems, Cencorp, Okmetic y Fortum. Los hallazgos clave del proyecto serán presentados por el estudiante de doctorado Toni Pasanen en la Conferencia Europea de Energía Solar Fotovoltaica en Bruselas a finales de septiembre de 2018, donde también recibirá un premio en reconocimiento al trabajo de investigación más destacado y sobresaliente en el campo de la PV ‘.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionados por aalto.fi
