cobre en lugar de plata
Roberto Klatt
Imagen de microscopio confocal de un rastro de cobre
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- la Costos de producción de celdas solares. estoy atravesando el alto contenido de plata aumentó significativamente en los últimos años
- A proceso galvánico innovador permite reemplazando la plata por cobre
- la alambres de cobre delgados reducir los costos de producción e aumentar la potencia de salida
- Una producción piloto ya debería entrará en funcionamiento en 2023
El alto contenido de plata hace que las células solares sean muy caras. Un nuevo proceso de galvanoplastia no requiere el metal precioso y puede abaratar la energía fotovoltaica.
Friburgo de Brisgovia (Alemania). En Alemania, la energía fotovoltaica se considera un componente central de la transición energética, junto con la energía eólica. Además de las dificultades de adquisición de larga data, los costos más altos en la producción de células solares también están reduciendo el ritmo de expansión. La razón principal de esto es la plata que se usa en los contactos y las pistas conductoras. La industria solar procesa alrededor del 15% de la plata extraída a nivel mundial. Pero como otros sectores, como la fabricación de automóviles eléctricos, también necesitan más y más plata, el precio del metal precioso aumenta constantemente.
La plata actualmente tiene una participación de alrededor del diez por ciento en una celda fotovoltaica. Si el precio de la plata continúa, esta participación podría aumentar significativamente en los próximos años. Por lo tanto, los científicos del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE investigaron si se podrían usar materiales más baratos con una mejor disponibilidad en la producción de células solares en lugar de plata.
La galvanoplastia reemplaza la plata con cobre
Según Markus Glatthaar, los investigadores pudieron desarrollar un proceso que permite reemplazar la plata con cobre. El cobre es mucho más fácil de conseguir y más barato.
“Hemos desarrollado un proceso galvánico especial que permite utilizar cobre en lugar de plata para las pistas conductoras. Dado que tenemos suficiente cobre en Alemania, las cadenas de suministro son más cortas y se reduce la dependencia de los precios de los mercados internacionales de productos básicos o de los proveedores extranjeros».
Mayor rendimiento fotovoltaico gracias al cobre
Dado que los conductores de cobre tienen un grosor de solo 19 micras gracias a la estructuración láser, la potencia fotovoltaica y, por lo tanto, la producción eléctrica aumentan ligeramente. Esto se debe a que el diámetro extremadamente pequeño de las líneas de cobre significa que la capa de silicio se oscurece menos que los conductores de plata tradicionales.
La capa de óxido aislante permite el uso de aluminio
Investigadores del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE también han desarrollado un proceso que permite utilizar aluminio como capa de enmascaramiento. En la producción de células solares, las áreas que no necesitan ser recubiertas deben cubrirse para que no se cubran durante la galvanoplastia en el baño de electrolito. La mayoría de las empresas utilizan actualmente un revestimiento a base de polímeros no conductores para hacer esto. Sin embargo, el reciclaje de estas pinturas especiales es costoso y genera muchos desechos.
En lugar del polímero, el proceso utilizado por los investigadores de Glatthaar utiliza aluminio reciclable. El aluminio normalmente es conductor y, por lo tanto, no es adecuado para enmascarar. Sin embargo, cuando el metal ligero se empaña, se forma una capa de óxido aislante. Para utilizar el aluminio como máscara, los investigadores ahora han optimizado este proceso de oxidación.
«Pudimos adaptar los parámetros del proceso y desarrollar un electrolito especial para que la capa de óxido nativo extremadamente delgada del aluminio pueda realizar su función aislante de manera confiable».
Por lo tanto, es posible producir células solares sin polímeros no conductores. En combinación, las innovaciones del Instituto Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar ISE permiten fabricantes de células solares más económicas y, al mismo tiempo, más sostenibles. Dado que tanto el cobre como el aluminio son altamente reciclables, la industria fotovoltaica podría dar un paso significativo hacia la economía circular utilizando los nuevos procesos de fabricación.
Comienzo de la producción en unos meses.
Para garantizar que las nuevas tecnologías se puedan utilizar en la industria lo más rápido posible, los científicos fundaron la escisión PV2 +. La producción piloto en colaboración con socios industriales se lanzará a principios de 2023.
«Las innovadoras células solares son un elemento importante para el futuro suministro de energía a partir de energías renovables y darán a la industria fotovoltaica el impulso que tanto necesita».
