Solexant: Energia solar con nanocristales

Las células solares hechas de tintas de bajo coste basadas en nanocristales tienen el potencial de resultar tan eficientes como las células inorgánicas convencionales que en la actualidad se usan en los paneles, pero sin embargo se pueden imprimir por mucho menos dinero. Solexant, una compañía de San José, California, está fabricando actualmente una serie de células solares para poner a prueba la tecnología. Para poder competir con otras compañías solares de película fina, Solexant se está enfocando en unos procesos de impresión y unos materiales más simples y económicos, así como en unos costes de capital iniciales más bajos para construir sus plantas. La compañía espera vender módulos a 1 dólar por cada vatio, con eficiencias por encima del 10 por ciento.

La compañía ha pedido la licencia de varios métodos para cultivar nanocristales y convertirlos en tintas de Paul Alivisatos, profesor de nanotecnología en la Universidad de California, Berkeley, y director provisional del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley. (Alivisatos está en la junta de dirección de Solexant.) Alivisatos afirma que la ventaja de estos materiales es su potencial para combinar bajos costes con alto rendimiento. Las células solares hechas de silicio cristalino son eficientes a la hora de convertir la luz del sol en electricidad, aunque son caras de manufacturar. Para bajar los costes, las compañías han estado desarrollando células solares de película fina a partir de semiconductores que no igualan el rendimiento del silicio cristalino pero sí son muchísimo menos caras de fabricar.

El objetivo de Solexant es fabricar células solares de película fina con eficiencias relativamente altas. No han hecho público de qué están hechas las tintas de nanopartículas, aunque la compañía afirma que son suspensiones de nanocristales semiconductores con forma de vara y que tienen cuatro nanómetros de diámetro y de 20 a 30 nanómetros de longitud. Las células de Solexant están impresas sobre láminas de metal utilizadas como sustrato. Las películas de nanocristales son sencillas de imprimir pero tienen propiedades eléctricas muy pobres. Los electrones tienen tendencia a quedar atrapados entre las pequeñas partículas. “El truco con estas células está en cómo depositar los materiales sobre la marcha de forma que se obtenga una superficie muy conductiva,” lo que, como resultado, asegura una conversión de luz a electricidad aceptable, afirma Alivisatos. Solexant empieza con nanocristales porque son más fáciles de imprimir, y los calientan al tiempo que son impresos, lo que hace que se fusionen en una serie de microcristales más grandes y de alta calidad que no poseen tantos huecos por los que los electrones puedan acabar perdiéndose.

Las partes restantes de la célula solar, incluyendo los contactos eléctricos y una capa absorbente de luz, también se imprimen sobre las películas metálicas flexibles. Este proceso permite a Solexant imprimir sobre áreas de grandes dimensiones. Una vez finalizadas, las células se cortan y sobre ellas se coloca una pieza sólida de cristal.

Fabricar toda la célula utilizando un proceso rollo-a-rollo otorga a la compañía una ventaja sobre otras compañías fotovoltaicas de película fina que imprimen sobre cristal, con un mayor peso y limitado a áreas más pequeñas, según afirma el director general de Solexant, Damoder Reddy. “El beneficio en cuanto a costes es drástico, y nos permite producir células por 50 centavos el vatio,” afirma. First Solar, una compañía de película fina que utiliza deposiciones en vació para imprimir sus células sobre cristal, tiene unos costes de manufactura de 85 centavos por vatio. Nanosolar, otra compañía dedicada a la fabricación de células solares con nanocristales, utiliza un semiconductor distinto que necesita que durante la impresión se produzcan una serie de reacciones químicas, lo que incrementa la complejidad y el coste del proceso. “Nosotros imprimimos un semiconductor preformado,” lo que elimina estos pasos, afirma Reddy.

Solexant ha conseguido 22,5 millones de dólares de capital para construir su planta piloto de dos megavatios, y está a la búsqueda de 40 millones más a lo largo del próximo año para construir una planta de 100 megavatios. Las startup solares normalmente suelen buscar unos 250 millones de dólares de capital para construir plantas de este tipo, afirma Reddy.

El primer producto de la compañía, que Reddy afirma se venderá por 1 dólar el vatio el año que viene, contendrá una única capa de nanocristales. En la actualidad la compañía está desarrollando otros tipos de nanocristales con una mayor respuesta a distintas bandas del espectro solar y con la esperanza de impulsar la eficiencia de sus células. “Finalmente lo que queremos es crear una célula multi-capas y de amplio espectro,” afirma Reddy.
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