Páneles fotovoltaicos de plástico

A futuro, las celdas solares serían una solución económica, accesible y eficiente; con ellas se podrían cubrir diferentes superficies y tendrían un sinfín de aplicaciones.

Con este tipo de páneles se podrán alimentar dispositivos portátiles, como celulares, tabletas o computadoras.

Por  Antonia Tapia.

“El reto es demostrar que estos páneles se pueden fabricar a nivel industria” – Foto: Eva Español Usón

Cada día son más los Gobiernos que apuestan por la energía solar y la generación de electricidad a través de esta fuente renovable. Sin embargo, los páneles fotovoltaicos convencionales aún siguen siendo costosos y poco accesibles. Es por eso que diferentes instituciones educativas se encomendaron la tarea de desarrollar tecnología fotovoltaica económica y eficiente. Ejemplo de esto son las investigaciones que, desde hace más de una década, lleva a cabo el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (Icmab). A través del departamento de Materiales Nanoestructurados, esta casa de estudios produce páneles de plástico flexibles, cuyas láminas se podrían imprimir como un diario. Constructor Eléctrico dialogó con el doctor en Física Mariano Campoy, que es miembro del equipo de investigación del Icmab y que en 2012 fue premio Novel en Física Experimental de la Real Sociedad Española de Física y la Fundación BBVA por sus aportes dentro de este campo.

En la actualidad, el costo de un panel fotovoltaico de silicio ronda los 300 euros y su proceso de fabricación es bastante costoso. Es por eso que el objetivo del equipo de investigadores del Icmab es desarrollar tecnología fotovoltaica de bajo costo y alta eficiencia. Para obtener esos resultados los científicos buscan que tanto la materia prima como el proceso de fabricación sean económicos. Por eso se centran en materiales plásticos poco convencionales, que sean capaces de absorber la luz y generar corriente eléctrica.

Fabricar estos páneles de plástico es muy sencillo. El doctor Campoy explica que se emplea un método parecido al que se utiliza en la impresión de periódicos, en el cual, sobre el plástico, se van depositando tintas que al secarse dejan una lámina fina de fotoactivos. “Las características principales de estos páneles solares es que son altamente flexibles, muy ligeros, mecánicamente robustos, de bajo costo y se podrían desarrollar del tamaño que se desee. En ese sentido, se podrían fabricar en rodillo y las capas en sí son muy delgadas”, indica el doctor en Física.

Células solares plásticas fabricadas sobre vídrioCeldas solares fabricadas sobre un soporte flexible – Fotos: Mariano Campoy

Cómo funcionan
Estos dispositivos funcionan igual que cualquier otro panel fotovoltaico y su estructura es muy simple. Al respecto, el investigador del Icmab expresa que “los páneles están compuestos por una lámina muy fina. Ésta contiene pigmentos que absorben la luz del Sol y generan la carga. Para recogerla, a ambos lados de la lámina se colocan dos metales; uno de ellos necesariamente tiene que ser transparente para que la luz llegue hasta la capa activa, y el otro puede ser un metal normal, como aluminio”.

Campoy afirma que este tipo de páneles se podrían utilizar en infinidad de aplicaciones y que, muy probablemente, comenzarán a introducirse al mercado como páneles solares pequeños y servirán para alimentar dispositivos portátiles, como pueden ser un celular, una tableta o una computadora. “La idea que tiene la industria es que, con el tiempo, se vaya ampliando a escala media. Se podrían hacer toldos, sombrillas, cortinas u objetos que se pueden integrar en el mobiliario urbano. Finalmente, cuando la tecnología se encuentre suficientemente madura se podrían recubrir las fachadas de los edificios o los tejados”.

En cuanto a generación de energía eléctrica, la cantidad dependerá de la radiación solar que se genere en el momento. Para tener una idea de los alcances de estos páneles, el doctor Campoy explica que España tiene una irradiación de 180 W/m², y el objetivo de esta tecnología es alcanzar un mínimo de 10 por ciento de eficiencia; esto sería 20 W/ m². “El consumo promedio de una vivienda en Europa se encuentra entre 700 y 1 mil W, lo cual quiere decir que necesitaría unos 40 o 50 m² de panel”.

Un gran acierto de estos dispositivos es el precio. Su costo estimado sería de entre 30 y 50 euros el m², y la tecnología necesaria para producirlo costaría sólo un 10 por ciento del valor de la tecnología convencional.

“Si consideramos módulos de 10 por ciento de eficiencia y que tengan una vida media entre 5 y 10 años, que es bastante menos que lo que se calcula para las tecnologías convencionales, estaríamos hablando de 10 centavos de euro por kWh”, precisa el investigador.

Este tipo de tecnología, que se encuentra en fase de investigación y prueba, tiene por delante varios retos. Uno de ellos, subraya Campoy, es alcanzar una eficiencia de conversión que sea atractiva. “El objetivo sería desarrollar páneles solares que tengan una eficiencia del 10 y 15 por ciento. En la actualidad, el récord de esta tecnología se encuentra en un 8 por ciento, y ese valor es sólo para una celda solar. Recordemos que los páneles están formados por varias celdas. Si consiguiéramos el 20 por ciento, en vez del 10, sólo necesitaríamos cubrir la mitad del área de superficie para obtener la misma cantidad de electricidad”.

Investigar en tiempo de crisis
Aunque el desarrollo en energía es una línea prioritaria del Gobierno español, hoy por hoy los investigadores deben afrontar la coyuntura y hacer malabares para saldar las dificultades de financiamiento en investigación que existe tanto en dicho país como en el viejo continente. En ese sentido, el presupuesto para investigación en España, para 2013, es de 5 mil 932 millones de euros, lo cual representa el 0.5 por ciento del PIB nacional. A este bajo presupuesto que desde 2009, (según el Centro Superior de Investigaciones Científicas) se ha reducido en un 40 por ciento, se le suma otra problemática: el retraso en los pagos.

“Ahora mismo estamos esperando que el Gobierno realice los pagos. Es una situación difícil. Lo que nos recomienda todo el mundo es que miremos más hacia la financiación que viene de la Unión Europea o hacia la industria. En cuanto a esto último, es lo que estamos haciendo: buscar un poco de colaboración de las empresas que pueden estar interesadas en este tipo de tecnología”, precisa el doctor Campoy.

En ese sentido, el equipo del Icmab, desde 2010, mantiene un proyecto con una empresa privada y están en contacto permanente con tres centros tecnológicos, los cuales son un puente entre la industria y el mundo de la universidad.

Otro gran desafío de estos prototipos es realizar las investigaciones necesarias para que se desarrolle industrialmente, y las tintas que se empleen sean compatibles con la industria, ya que actualmente se utilizan disolventes que contienen clorobenceno, cloroformo que, en Europa, a nivel industrial, está prohibido. “Nosotros estamos involucrados en varios proyectos. En uno de ellos queremos que estas láminas finas se depositen en inyección de tinta, que es una técnica muy estándar en la industria y muy escalable, y allí ya hemos obtenido eficiencia del 3.4 por ciento, que son todo un récord. También estamos buscando alternativas en solventes que sean más compatibles con la industria y con la ecología”.

Para finalizar, el investigador afirma que los primeros productos se podrán ver en el mercado en menos de cinco años. “El reto es demostrar que estos páneles se pueden fabricar a nivel industrial y encontrar un nicho del mercado que permita dar el salto a instalaciones mayores, como puede ser montar granjas solares”.
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