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Nuevas estrategias para desperdicar menos silicio al fabricar obleas

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Los fabricantes fotovoltaicos siempre han tenido puesto el foco en la reducción del consumo de silicio. Algo muy lógico. Aunque actualmene el silicio no es caro, este material, utilizado en la mayoría de las células solares, sigue siendo determinante en el coste de los módulos, viniendo a representar un 20% de dicho coste. Pero ya hay formas de aprovecharlo de manera muy eficiente.
Nuevas estrategias para desperdicar menos silicio al fabricar obleas

Desde la Plataforma Global para el Sector Solar Fotovoltaico (EU PVSEC) explican que de las opciones es disminuir el espesor de la oblea. Otra, reducir el material que se desperdicia (kerf) al fabricarlas. Cerca del 50% del silicio se pierde durante el proceso de aserrado del lingote para producir obleas. La reducción de las pérdidas de kerf es, por tanto, una de las prioridades de los fabricantes de obleas, algunos de los cuales buscan incluso eliminar estas pérdidas por completo. Sus propuestas no solo permitirán ahorrar silicio, sino revolucionar toda la cadena de valor de los módulos cristalinos de silicio.



Plantillas reutilizables

Una de las empresas más activas en este campo,  NexWafe, ha desarrollado una tecnología que podría ahorrar hasta un 60% del silicio perdido durante el aserrado, reducir el consumo de energía durante la fabricación en un 80% y requerir un 70% menos de inversión para la producción de obleas. Esta spin-off del renombrado Instituto Fraunhofer alemán de Sistemas de Energía Solar (ISE) es una de las start-ups más prometedoras en el campo de las obleas “kerf-less”. 



Mediante su tecnología, una capa gruesa de silicio cristalino se deposita epitaxialmente sobre una plantilla reutilizable usando triclorosilano (TCS) como precursor gaseoso. A continuación, la oblea completamente crecida se separa de la oblea de siembra. NexWafe tiene como objetivo producir obleas de espesor estándar, de 150 a 180 μm, que son apropiadas para reemplazar las obleas tradicionales CZ. 



Inicialmente, NexWafe va a centrarse en el segmento de obleas de tipo “n”, cuyo promedio de vida útil se sitúa por encima de 1000 μs. Las pequeñas células solares (2 x 2 cm) hechas con estas obleas han logrado un 20% de eficiencia. En diciembre de 2016, NexWafe se convirtió en uno de los principales ganadores del European Venture Contest.

Gas directo a la oblea
Crystal Solar  está trabajando en un enfoque similar, que ha bautizado como "gas directo a la oblea”. Pero la apuesta de esa compañía establecida en Estados Unidos sigue un camino ligeramente diferente cuando se trata del producto final. Dado que el proceso epitaxial permite inducir la unión como parte del proceso de crecimiento, Crystal Solar proyecta suministrar obleas semi-procesadas con unión incorporada.

Su tecnología fue seleccionada en el prestigioso programa de Incubadora Fotovoltaica PV de la Iniciativa SunShot del Departamento de Energía de Estados Unidos (DOE, por sus siglas en inglés) en 2011. Crystal Solar también ha cooperado con el Instituto de investigación IMEC de Bélgica para el procesamiento celular.

En la 32ª conferencia de la UE PVSEC, celebrada en Munich en 2016, el IMEC presentó los resultados de la tecnología de Crystal Solar, que consigue una eficiencia del 22,5%.  

En septiembre pasado, la start-up recibió una ayuda de 3 millones por parte del DOE para desarrollar sus células solares epitaxiales de alta eficiencia y demostrar este rendimiento a nivel comercial.


Bien protegidas

1366 Technologies ofrece otro sistema para obtener  obleas sin corte, aún más rompedor ya que su estrategia es producir sustratos de silicio multicristalinos directamente a partir de silicio fundido. Su tecnología se basa en el polisilicio estándar como materia prima para el proceso y desde que empezó a desarrollarla en 2012 ha hecho progresos considerables. 



Como se explicó en la 32ª conferencia de la UE PVSEC en Munich en junio pasado, su tecnología permite fabricar obleas muy finas pero con un borde grueso, a fin de protegerlas adecuadamente de la rotura. 1366 asegura que su "solución puede ser realizada a un costo menor de $ 0,40 / oblea y uso de silicio por debajo de 1,5 g / W".



La firma está cooperando con el equipo de I+D de Hanwha Q CELLS en Alemania. En diciembre pasado, Hanwha Q CELLS alcanzó una eficiencia del 19,6% para las celdas PERC usando obleas de 1366. Esto equivale a una ganancia absoluta de eficiencia del 2% desde el inicio de la colaboración estratégica entre las dos firmas en marzo de 2015.

1366 Technologies ha obtenido importantes fondos de inversionistas en varias rondas de financiamiento, una garantía de préstamo de $ 150 millones y acceso a un paquete de incentivos de hasta $ 56 millones de New York State para su primera fábrica.

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