Nuevo método para elaborar células solares

La mayor parte de las células solares que se comercializan en la actualidad se fabrican mediante un proceso que convierte la mitad de la materia prima -silicio cristalino altamente refinado- en polvo. Este desperdicio se produce cuando se cortan los cilindros de silicio en finas obleas. Pero un nuevo proceso, puesto a punto por una empresa llamada Astrowatt, promete terminar con este despilfarro a la vez que mejora el rendimiento de las células solares resultantes. Mientras que con los sistemas tradicionales se obtienen dos o tres láminas por milímetro, el proceso propuesto por Astrowatt permite extraer cinco o seis, sin desperdiciar prácticamente nada.

Para fabricar una célula solar se necesita disponer de silicio cristalino altamente refinado. Los procesos industriales que se encargan de proveer a la industria de esta materia prima generan grandes cilindros de silicio que luego deben ser cortados en láminas muy delgadas -de sólo unos 180 micrómetros de espesor- antes de poder ser convertidas en un panel solar. Pero a pesar de la alta tecnología implicada a lo largo del proceso de corte, aproximadamente la mitad de la materia prima se convierte en “aserrín de silicio” y es descartado. Cada corte pulveriza entre 100 y 150 micrómetros de la oblea, por lo que de cada milímetro del costoso cilindro original sólo pueden cortarse unas 3 láminas útiles. Dado que estos desperdicios cuestan dinero (y no menos importante, estamos tirando a la basura un producto cuya elaboración a requerido el uso de varias sustancias contaminantes) varios laboratorios se han embarcado en la búsqueda de alternativas. Y parece que una startup llamada Astrowatt ha encontrado una solución al problema.

El proceso desarrollado por Astrowatt permite un mejor aprovechamiento de la materia prima, logrando extraer entre 5 y 6 láminas por milímetro, además de conseguir que las células solares resultantes consigan (en el futuro) ser más eficientes. Las láminas resultantes podrían ser mucho más delgadas, de hasta unos 25 micrómetros. El nuevo sistema de corte reemplaza la sierra utilizada hasta ahora por una técnica que permite “pelar” las capas de silicio sin desperdiciar material. El proceso comienza cuando en el extremo del cilindro se deposita una capa de metal, en la cara que -cuando el proceso esté finalizado- será la parte trasera de la célula solar. A continuación se calienta la oblea, generando tensiones en el material. Estas tensiones se originan a partir de los diferentes coeficientes de dilatación que tiene el metal y el silicio. Una vez que se ha alcanzado la temperatura adecuada, se aplica presión en el lateral del cilindro con una cuña, lo que provoca la aparición de una grieta. Dado que el silicio que compone el cilindro es prácticamente un cristal, la grieta se propaga en linea recta, atravesándolo hasta llegar al borde opuesto. Finalmente, los ingenieros pueden -o no- retirar la película metálica, junto con una fina capa de silicio. El resultado es un corte limpio, que en el peor de los casos solo “desperdicia” unos 25 micrómetros del material original. 

El proceso se repite las veces que sea necesario, y en cada “pasada” se obtiene una oblea que más tarde se convertirá en una célula solar. A diferencia de otros métodos propuestos por diferentes empresas que suelen producir más desperdicios y obleas frágiles, el sistema de Astrowatt parece ser tan efectivo y seguro como el método del aserrado. Además, los responsables de la empresa afirman que podría dejarse el metal depositado al principio del proceso para que haga las veces de refuerzo, resultando células aún más duraderas. Los primeros ensayos realizados en laboratorios demuestran que los paneles solares creados a partir de las obleas producidas por Astrowatt -de unas 8 pulgadas de diámetro- tienen una eficiencia del 15 por ciento. Este es un rendimiento ligeramente menor a las mejores células producidas a partir de métodos tradicionales, pero hay que considerar que los investigadores aún no han aplicado todos los métodos conocidos para aumentar su eficiencia. Los ingenieros creen que cuando esté afinado el proceso, las células serán más eficientes que las normales, ya que pueden ser más delgadas. Esto hace que los electrones lo tengan más fácil a la hora de atravesar el material para generar electricidad.

Lo mejor de todo es que el proceso inventado por Astrowatt puede ser aplicado a escala industrial utilizando las máquinas ya se encuentran en las fábricas de células solares. La empresa ha recibido 1.5 millones de dólares de parte del Departamento de Energía de los EE.UU. y una cantidad no revelada proveniente de la primera ronda de inversión de capital riesgo. Aunque el precio del silicio se ha reducido en los últimos años, sigue siendo el “ingrediente” más caro en la fabricación de paneles solares, por lo que este proceso podría proporcionarnos paneles bastante más baratos.