Células fotoeléctricas ecológicas de capa fina para múltiples usos

Sol, gas y energía

Las renovables están en auge en todo el mundo. Se está poniendo mucho esfuerzo en el desarrollo y optimización de las diferentes tecnologías. En la energía fotovoltaica, la célula de película fina abre nuevas posibilidades. En comparación con las células fotoeléctricas convencionales, compuestas de cristales de silicio, solo requiere una fracción de la cara materia prima y es mucho más flexible de utilizar. En Budapest, GreenSolar Equipment Manufacturing Ltd. desarrolla y produce las llamadas células tándem de película fina. Sus capas de silicio miden tienen solo unos micrómetros de grosor, porque se forman a partir de precursores gaseosos. También otros gases desempeñan un papel fundamental para la producción de paneles solares.

El material más importante para fabricar células fotoeléctricas es el silicio. Este semimetal tiene unas propiedades semiconductoras que permiten convertir la luz del sol en electricidad. En realidad, se trata de una materia prima abundante: este elemento conforma cerca del 15% de nuestro planeta y en torno al 25% de la corteza terrestre. Arena, arcilla, marga y la mayor parte de las rocas contienen principalmente compuestos de silicio. No obstante, la forma pura y cristalina del silicio es un material bastante caro. Y esta es la forma en que se utiliza para las células solares convencionales que ahora se ven en muchos edificios. Sin embargo, la producción de silicio puro requiere grandes cantidades de energía y se asocia con considerables emisiones de CO2. La forma cristalina también restringe considerablemente las posibilidades de procesamiento y formación. Ese es el motivo del creciente interés por los tipos de silicio aptos para la energía fotovoltaica, pero exige el uso de mucho menos material y, al mismo tiempo, es más fácil de procesar.

Silicio muy fino
El silicio amorfo y microcristalino cumple mejor estos requisitos. Dado que solo es necesaria en capas extremadamente fina de milésimas de milímetro, el consumo de silicio por metro cuadrado de célula fotoeléctrica se puede reducir hasta un 99,9%. En el llamado proceso de tándem, las capas de silicio amorfo y microcristalino se forman una encima de otra. Los dos materiales tienen propiedades diferentes: al combinarse, forman una célula fotoeléctrica con un grado de eficiencia relativamente alto.

Para producir capas lo más finas posible, los materiales fotovoltaicos se vaporizan sobre una capa base. Por tanto, para empezar tiene que suministrase en forma gaseosa y fijarse a la base con un proceso sofisticado que incluye el uso de silano, un compuesto de silicio e hidrógeno (SIH4), así como de compuestos gaseosos de boro y fósforo. Este último es necesario para facilitar la formación de iones durante la exposición a la luz del sol. El flujo de estos iones genera la corriente fotovoltaica. Además de las tres sustancias que en última instancia permanecen en la capa base, el proceso también requiere varios gases: argón, helio, metano, nitrógeno e hidrógeno.

El proceso de película fina permite utilizar diferentes materiales base y permite definir la transparencia de los colectores, por lo que se pueden utilizar superficies que no se plantearían para módulos solares convencionales para la generación de energía. La eficiencia medioambiental se refuerza adicionalmente por el uso múltiple: por ejemplo, las células tándem pueden utilizarse como revestimiento fotovoltaico en cristales de ventana y elementos de fachadas y tejados y servir al mismo tiempo como quitasol, reductores de ruido y pantalla de intimidad. Los paneles también pueden utilizarse como aislamiento térmico o para enfriar los edificios. Pueden funcionar incluso como antenas repetidoras o para enrutar señales de teléfono móvil, por ejemplo.

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