Los láseres hacen que las células solares sean competitivas

World Energy Council (WEC) , las necesidades mundiales de electricidad se duplicarán en los próximos 40 años. Al mismo tiempo, sabemos que los precios de los recursos cada vez más escasos de petróleo y gas natural están aumentando.

>Estamos intentando cambiar a otras fuentes alternativas de energía, pero todavía están en fase de transición. Sabemos que la energía solar es una buena fuente de energía y al mismo tiempo es limpia y ecológica. Pero el precio de los paneles solares todavía reside en gran medida en el bolsillo de un hombre común. El gobierno tiene que intervenir y subsidiar el costo de la energía solar si tiene que ser utilizada para fines domésticos. Se está llevando a cabo una gran cantidad de trabajo de investigación y desarrollo en varios laboratorios del mundo.

El «Laser 2009» se organiza en Munich del 15 al 18 de junio. Investigadores del Fraunhofer Institute for Laser Technology (ILT) de Aquisgrán, Alemania, demostrarán cómo la tecnología láser puede contribuir a optimizar los costes de fabricación y la eficiencia de las células solares.

En Laser 2009, los investigadores demostrarán cómo el sistema láser ILT taladra más de 3.000 agujeros en un segundo. Los científicos han desarrollado sistemas de fabricación optimizados para guiar y enfocar el haz de luz en los puntos requeridos.

El Dr. Arnold Gillner, jefe del departamento de microtecnología del Instituto Fraunhofer de Tecnología Láser de Aquisgrán, Alemania, explicó: «Actualmente estamos experimentando con varias fuentes láser y sistemas ópticos. Nuestro objetivo es aumentar el rendimiento a 10.000 hoyos por segundo. Esta es la velocidad que se debe alcanzar para taladrar de 10.000 a 20.000 agujeros en una oblea dentro del tiempo de ciclo de las máquinas de producción».

A este respecto, cabe señalar que la perforación de agujeros en las células de silicio es sólo una de las muchas aplicaciones de láser en la fabricación de células solares que se está desarrollando. Hay otro proyecto de la UE en curso. Esto se denomina Solasys , Next Generation Solar Cell and Module Laser Processing Systems. Aquí un equipo internacional de investigación está trabajando en nuevas tecnologías que optimizarán la producción en el futuro. ILT en Aquisgrán está coordinando este proyecto de seis millones de euros. Aquí los investigadores están prestando mucha atención a los diversos aspectos de la fabricación de células solares y están considerando cómo minimizar la pérdida de material y reducir el coste de producción.

Según Gillner, están tratando de hacer más económicos ciertos procesos como el dopaje de semiconductores, la perforación y la estructuración de la superficie de silicio, el aislamiento de los bordes de las células y la soldadura de los módulos. Gillner acuña un término de «soldadura láser selectiva». La «soldadura selectiva por láser» permite mejorar las tasas de rechazo y la calidad del contacto, lo que permite reducir los costes de fabricación. Cuando los paneles están diseñados convencionalmente, los electrodos se presionan mecánicamente sobre las celdas y luego se calientan en un horno. Durante este proceso, las células de silicio a menudo se rompen, lo que las convierte en un factor de coste primario en la producción. Pero cuando se utiliza la «soldadura láser selectiva», los contactos se presionan con aire comprimido sobre las células y luego se sueldan con el láser. Esto hace que la tensión mecánica sea nula y que la temperatura pueda ser regulada con precisión. Este camino conduce a contactos óptimos y casi sin rechazos.

En resumen, podemos decir que este equipo de investigación está trabajando en una tecnología que permitirá una producción de células solares más rápida, mejor y más barata en el futuro. El Dr. Arnold Gillner explica: «Los láseres trabajan de forma rápida, precisa y sin contacto. En otras palabras, son una herramienta ideal para la fabricación de células solares frágiles. De hecho, los láseres ya se están utilizando en la producción actual, pero todavía hay un margen considerable para la optimización de los procesos».

¿Qué magia pueden hacer estos pequeños agujeros? Pueden llevar a alternativas de diseño! Aunque los agujeros en la oblea son de sólo 50 micrómetros de diámetro, pueden abrir nuevas posibilidades para los fabricantes de energía solar. Gillner explica: «Anteriormente, los contactos eléctricos estaban dispuestos en la parte superior de las celdas. Los orificios permiten mover los contactos hacia atrás, con la ventaja de que los electrodos, que actualmente actúan como una rejilla oscura para absorber la luz, desaparecen. Y así aumenta la producción de energía. El objetivo es un grado de eficiencia del 20 por ciento en células envolventes de emisores producidas industrialmente (EWT), con un rendimiento de un tercio más que las células de silicio clásicas».

El auge de la tecnología láser en la tecnología solar está dando pequeños pasos y todavía está aprendiendo a caminar y correr. «Los láseres simplifican y optimizan la fabricación de las clásicas células de silicio y de capa fina, y permiten el desarrollo de nuevas alternativas de diseño», continúa Gillner. «Por lo tanto, la tecnología láser está haciendo una importante contribución para permitir que las fuentes de energía renovable penetren más en el mercado de la energía».

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