La fabricación de células solares con láser es una tecnología destacada en el campo de la energía solar. Consiste en utilizar un láser para estructurar la superficie de las células solares y mejorar su eficiencia. Estas tecnologías se han desarrollado en los últimos años para mejorar la absorción de la luz solar y reducir la pérdida de energía. Estas tecnologías son de gran importancia, ya que afecatn a lo que cuesta un panel solar.
Una de las tecnologías más prometedoras en este ámbito es la texturización de células solares con láser. Se basa en utilizar un láser de alta potencia para estructurar la superficie de la célula solar y crear microestructuras que mejoran la absorción de la luz solar. La texturización con láser se utiliza para fabricar células solares de silicio monocristalino y policristalino, y puede mejorar la eficiencia de conversión de energía solar en un 5-6%.
Otra tecnología emergente en este ámbito es la tecnología de células solares tándem con láser. Esta técnica combina dos o más materiales con diferentes bandas de energía para mejorar la absorción de la luz solar. La tecnología de células solares tándem con láser se basa en la texturización de la superficie de la célula solar con un láser de alta precisión para crear estructuras que mejoran la eficiencia de conversión de energía solar. Estas células solares pueden mejorar la eficiencia de conversión de energía solar en más de un 30%.
Además, las células solares con láser también se están utilizando en la fabricación de células solares de perovskita. Esta es un tipo de célula solar de alta eficiencia y bajo coste que se basa en un material cristalino con propiedades fotovoltaicas. La texturización con láser se utiliza para mejorar la absorción de la luz solar en las células solares de perovskita y mejorar su eficiencia de conversión de energía solar.
Avances en la fabricación de celulas solares con laser
Los investigadores de Fraunhofer ISE han desarrollado un nuevo proceso para fabricar contactos de células solares con láser. Esta tecnología láser ofrece ventajas para determinadas superficies de células solares.
Este nuevo proceso trata de aplicar las pistas conductoras metálicas a las células. El método estándar para esto es la serigrafía. Para ello se utiliza pasta de plata. Hoy en día, la producción de células solares es uno de los mayores consumidores de plata del mundo, de ahí que se hable de plata solar.
Esta es otra razón por la que se investiga intensamente otros metales alternativos, incluso, otros procesos correspondientes para aplicar enlaces de contacto. Por ejemplo, el proceso electroquímico conocido como recubrimiento electroquímico.
Sin embargo, antes de poder utilizar el revestimiento, se debe abrir una capa protectora eléctrica existente. Hoy en día, esto se hace mediante un proceso láser especial que elimina la capa protectora de manera específica y precisa en ciertos puntos.
En las aberturas de contacto creadas de esta manera, el enlace se establece electroquímicamente. Primero se emplea el níquel, luego cobre y finalmente plata.
Estos avances recuerdan a los éxitos alcanzados en los paneles solares de grafeno.
El proceso LTF para fabricar celulas solares con laser
La novedosa técnica trata de emplear aluminio en lugar de níquel. El nuevo proceso LTF para abrir la capa protectora eléctrica y producir los contactos metálicos ofrece varias ventajas sobre el proceso estándar.
Las ventajas de esta técnica es que permite una mayor flexibilidad en la elección de los metales de contacto. Por ejemplo, se usa el aluminio, el titanio, el bismuto, o el níquel.
El proceso LTF también ofrece más libertad para el diseño de los enlaces. Además, el proceso de metalización también es adecuado para células solares con capas sensibles a la temperatura. Esto es debido a que no calienta la célula por encima de la temperatura ambiente.
El proceso LTF consta de dos fases: la impresión láser y la creación de contactos
La impresión láser
La primera fase es un proceso de impresión láser directa. Aquí, se transfiere el metal en la disposición deseada del enlace de una película a una celda solar. Es fundamental que las estructuras metálicas transferidas sean muy estrechas para reducir las sombras.
Las células solares con láser se colocan en un mandril de vacío. Posteriormente, se mueven debajo de una película portadora recubierta de metal, que transfiere el metal a la célula solar. A continuación, la lámina de metal se mueve un poco más automáticamente a través de un sistema de rollo a rollo para poder llevar a cabo la transferencia de metal desde la siguiente celda solar.
Creación de contactos
En la segunda fase del proceso, las estructuras metálicas resultantes se convierten en contactos en la superficie de la célula solar. Esto se hace mediante calentamiento selectivo por láser (LSH). Para ello, se utiliza un láser de Soliton / Advalue con una longitud de onda que solo es absorbida por el metal transferido, pero no por el silicio de abajo. De esta manera, el silicio permanece intacto. Esto a su vez es ventajoso para altas eficiencias de células solares. Ambos pasos del proceso se pueden llevar a cabo de forma totalmente automática y alineados con precisión a unos pocos micrómetros en el nuevo sistema LTF.
