Cuando pensamos en placas solares siempre nos viene a la cabeza la imagen de los paneles solares rígidos que habitualmente encontramos instalados en tejados o en campos solares. Pero de unos años a esta parte se está avanzando en el estudio y desarrollo de células solares flexibles, más ligeras y más sencillas de colocar. Vamos a ver las diferentes soluciones que están ofreciendo los investigadores.
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En primer lugar ya se pueden encontrar en el mercado paneles solares flexibles, que no presentan mayor innovación tecnológica que la de depositar sobre un soporte flexible una película fina de células solares.
La composición de estas células es igual a las de los paneles rígidos, sólo que de menor espesor.
Un paso más allá, la Universidad de Stanford está desarrollando las primeras células solares finas y adherentes, que permitirían que fueran pegadas como si fueran tiritas, sobre casi cualquier superficie, tal y como explican en el siguiente artículo de Scientific Reports.
El proceso de fabricación de estas células se realiza mediante el depósito de una película de níquel de 300 nanómetros de grosor sobre una oblea de dióxido de silicio y de silicio.
A continuación, las células solares de película delgada se depositan sobre esta capa de níquel y luego se cubren con una capa de un polímero protector. Entonces se une una cinta de transferencia térmica a la parte superior de las células solares para aumentar la transferencia externa de estas hacia un sustrato nuevo.
En ese momento, la célula solar está lista para ser despegada. Para separarla, se sumerge en agua, a temperatura ambiente, y se separa levemente el borde de la cinta de transferencia térmica. La célula solar queda así liberada del sustrato rígido inicial, pero aún permanece unida a la cinta de transferencia térmica.
A continuación, se calienta esta cinta y la célula solar a 90 °C durante varios segundos, lo que hace que la célula se pueda aplicar a prácticamente cualquier superficie usando cualquier adhesivo. Por último, la cinta de transferencia térmica se retira, dejando sólo la célula solar pegada al sustrato escogido.
Las pruebas realizadas han demostrado que este proceso de despegar y pegar las células es fiable y permite que las células solares de película fina se mantengan totalmente intactas y funcionales.
Quizá el avance más vistoso sea el logrado por el MIT (Massachusetts Institute of Technology), logrando células fotovoltaicas imprimibles sobre cualquier material, ya sea papel, tela, plástico, PET...,sin que sea necesario que el material esté tratado previamente.
El proceso se realiza mediante la impresión por sublimación, es decir pasando pigmentos en estado sólido a vapor en una cámara de vacío de una impresora similar a las impresoras de inyección. Con unas pasadas se depositan las distintas capas necesarias y se obtiene un grupo de células fotovoltaicas al que se le conectan unos cables y ya está listo para funcionar.
Ofrece una reducción de costes y una durabilidad de al menos de un año, y aunque la potencia que ofrece es pequeña, puede ser suficiente para pequeños dispositivos electrónicos.
También en el MIT, aunque dependiendo de otro equipo de investigación, se ha producido una nueva clase de célula fotovoltaica basada en láminas de grafeno flexible cubiertas con una capa de nanocables. Este enfoque de diseño permite obtener células solares baratas, transparentes y flexibles, que podrían instalarse en ventanas, tejados u otras superficies.
Actualmente, el ITO (Oxido de estaño e indio) es el material típico para los electrodos transparentes usados en las pantallas táctiles de dispositivos como los smartphones. Pero el indio es un material escaso y caro, mientras que el grafeno está hecho de carbono, mucho más abundante y barato. Es por ello que este nuevo material , puede ser una buena alternativa al ITO, ya que además de su costo más bajo, proporciona otras ventajas, como flexibilidad, bajo peso, robustez mecánica y estabilidad química.
Construir nanoestructuras semiconductoras directamente sobre una superficie de grafeno pura sin dañar sus propiedades eléctricas y estructurales es complicado debido a la estructura estable e inerte del grafeno. Para lograrlo, se han empleado una serie de capas poliméricas para modificar sus propiedades, lo que permite unirle una capa de nanocables eléctricos de óxido de cinc, y encima una cubierta de un material que reacciona ante las ondas de luz.
A pesar de estas modificaciones, las propiedades innatas del grafeno permanecen intactas, proporcionando ventajas significativas para el material híbrido resultante.
Además, en el nuevo material se puede usar un proceso que no exige temperaturas mayores de 175 grados centígrados para depositar nanocables de óxido de zinc en los electrodos de grafeno. Las células solares de silicio suelen afrontar procesos de elaboración con temperaturas muy superiores.
Redacción : Socitek Levante Ingenieros
Fuentes: Universidad de Stanford
