Historia de una célula solar

Si miramos hacia atrás en el tiempo y vemos los progresos que ha hecho la tecnología solar en la fábrica 3Sun Gigafactory, el camino recorrido en tan solo diez años, da vértigo. La protagonista de esta fascinante historia es la célula fotovoltaica que constituye el elemento básico de los paneles solares.

La aventura de 3Sun Gigafactory Catania comenzó en 2010 con la tecnología de película delgada de silicio: los módulos tenían una eficiencia de aproximadamente un 10% y duraban unos 25 años. Valores iniciales muy respetables.

Para alinear una fábrica que acaba de nacer con los grandes productores extranjeros, especialmente asiáticos, contamos con el apoyo de una empresa líder del sector: la japonesa Sharp, miembro del consorcio que dio vida a 3Sun Gigafactory. De inmediato nuestro enfoque fue el de Open Innovation, adoptado por el Grupo Enel, el cual nos hace estar abiertos a ideas innovadoras, también a las que provengan del exterior, creando colaboraciones que nos permitan lograr objetivos comunes y un futuro más sostenible.

Enseguida aprendimos a gestionarlo y, desde el momento en que arrancaron

las actividades productivas, pudimos contar con una fábrica de vanguardia. Estábamos listos para mirar hacia el futuro como verdaderos pioneros.

El último de los siete millones de paneles de película fina que hemos producido salió de nuestra fábrica el 25 de octubre de 2017. Después quisimos apostar por las grandes potencialidades que ofrecía otro modelo más innovador, el de los paneles bifaciales. En ese momento, estaban considerados como un producto de nicho. Fuimos pioneros en esta decisión y precursores de lo que después hizo que el resto de fabricantes optaran por seguir nuestros pasos, confirmando el papel de Enel de guía en los mercados.

 

Abriendo siempre nuevos caminos

Los paneles bifaciales son capaces de usar tanto la luz que capta la superficie superior como la que se refleja a través de la parte inferior del panel y se difunde en el terreno. La ventaja principal es que se incrementa en hasta un 20% la energía producida, si bien la superficie ocupada por los paneles es la misma. Además, los nuevos módulos son más resistentes frente a los agentes externos, duran más (hasta 30 años) y están fabricados de tal manera que facilitan el reciclaje de los materiales que los componen.

Cuando hablamos de innovación continua, cada meta alcanzada es también un punto de partida. El panel bifacial constituyó para nosotros un trampolín hacia un modelo aún más avanzado: bifacial de heterounión (HJT), cuya eficiencia es del 20% y cuenta con una vida útil garantizada de hasta 35 años.

En ese caso, nuestro aliado de excelencia fue el CEA-INES (Institut National de l’Énergie Solaire francés), con quienes hemos desarrollado una tecnología capaz de convertir más luz en energía.

Los resultados no se hicieron esperar. A principios de 2020, nuestra célula solar HJT logró una eficiencia del 24,63%, un récord mundial absoluto. Un valor que todavía es más significativo si pensamos que se logró con una célula no experimental pero fabricada a partir de equipos y procesos industriales.

Para que se pueda tener una idea del significado de este datoes este dato, basta pensar que las células de silicio tienen un límite teórico de eficiencia de alrededor de un 28%-29% mientras que el límite máximo alcanzable en la práctica es de un 26%-27%.

 

Trabajo en Tándem

Para superar estos límites es necesario volver a trabajar en la arquitectura tecnológica de la célula, pasando de la célula de silicio a la célula Tándem, que está compuesta –como su propio nombre indica– por dos células que trabajan juntas para obtener una mayor eficiencia. Nuestro objetivo es un sistema que utilice una célula de perovskita como célula superior y nuestra célula HJT de silicio como célula inferior. Mientras las células de silicio utilizan la radiación de la luz solar en la longitud de onda del infrarrojo, las de perovskita capturan la azul. De esta manera, la célula Tándem, al utilizar ambos componentes, mejora sus prestaciones con respecto a las dos células, con una eficiencia que puede superar el 30%.

También en este caso estamos desarrollando la nueva célula Tándem con la visión Open Innovation, gracias al aporte de empresas y centros de investigación de excelencia internacional. En el ámbito de una de estas colaboraciones, esta vez con socios italianos (ENEA, el centro CHOSE de la Universidad de Roma “Tor Vergata”, el Instituto de Estructura de la Materia del CNR y la empresa BeDimensional, spin-off de Graphene Labs del Instituto Italiano de Tecnología de Génova), logramos una célula Tándem con una eficiencia del 28% utilizando nuestra HJT como célula inferior y sobre ella se colocó mecánicamente una célula de perovskita fabricada en laboratorio.

Este es un resultado muy importante, especialmente si consideramos que la célula HJT utilizada no es un modelo de laboratorio sino una célula fabricada en nuestra línea industrial, confirmando las potencialidades de la tecnología Tándem. Estamos en el camino correcto y cada vez más cerca de pasar a la producción a escala industrial, pero todavía debemos cumplir otro paso que nos permitirá dar un salto en la producción de la energía limpia y que, por lo tanto, acelerará el desarrollo sostenible. Una vez más la meta alcanzada constituye un punto de partida; el camino que nos espera será tan desafiante como el que hemos recorrido hasta ahora.