Desarrollan los paneles solares más eficientes del mundo

Las empresas tecnológicas NEDO y Panasonic han presentado los paneles solares más eficientes hasta el momento. Estos paneles fotovoltaicos logran la mayor eficacia de conversión: el 16,09 %.

Panasonic Corporation ha logrado los paneles solares más eficientes del mundo, de 16,09 %, para un módulo solar de perovskita. Se ha desarrollado una tecnología ligera que utiliza un sustrato de vidrio y un método de revestimiento de gran superficie basado en la impresión por chorro de tinta.

Las dimensiones del panel presentado tiene un área de apertura 802 cm2. De forma más exacta son: 30 cm de largo x 30 cm de ancho x 2 mm de espesor.

Esto se ha conseguido como parte del proyecto de la Organización para el Desarrollo de Nuevas Energías y Tecnologías Industriales (New Energy and Industrial Technology Development Organization, NEDO), que trabaja en el “Desarrollo de tecnologías para reducir los costos de generación energética para la generación de energía fotovoltaica de alto rendimiento y alta fiabilidad”, a fin de promover la adopción generalizada de la generación de la energía solar.

Los paneles solares más eficientes del mundo poseen un recubrimiento basado en chorro de tinta. Este puede cubrir un área muy grande, que reduce los costes de fabricación de los módulos.

Además, este módulo de gran área, peso ligero y alta eficacia de conversión, permite generar energía solar de manera muy eficaz en lugares donde los paneles solares convencionales eran difíciles de instalar, tales como las fachadas.

De cara al futuro, NEDO y Panasonic continúan mejorando los materiales de la capa de perovskita. Su objetivo es lograr una alta eficacia comparable a la de las células solares de silicio cristalino y establecer tecnologías para la aplicación práctica en nuevos mercados.

Las células solares de perovskita

Las células solares de silicio cristalino son las más usadas en el mundo. En Japón han encontrado nuevos mercados, como las instalaciones megasolares, residenciales, de fabricación y públicas.

Para entrar más en estos mercados y para asegurar otros nuevos, resulta crucial hacer que los módulos solares sean más livianos y grandes.

Las células solares de perovskita tienen una importante ventaja estructural. Su grosor, incluida una capa de generación de energía, es solo una centésima parte de las células solares de silicio cristalino. Por ese motivo, los módulos de perovskita pueden ser más livianos en peso que los módulos de silicio cristalino.

La propiedad de peso ligero permite varios estilos de colocación, como la instalación en fachadas y en ventanas mediante el uso de electrodos conductores transparentes, lo que puede conducir a la adopción generalizada de edificios de energía neta cero.

El Edificio de energía neta cero (Net Zero Energy Building, ZEB) es un edificio no residencial. Su característica principal es tener un sistema de control de carga de energía y de alta eficacia. Lo que le permite mantener la calidad del ambiente interior, y lograr interesantes ahorros de electricidad y energía. Se puede decir, que el objetivo de este tipo de edificación es buscar que el balance primario anual de energía sea cero.

Además, como cada capa puede recubrirse directamente sobre los sustratos, pueden producirse más baratos, en comparación con la tecnología de proceso convencional. Esta es la razón por la que las células solares de perovskita están recibiendo atención como células solares de próxima generación.

Las dificultades de las células solares de perovskita

A pesar de que la tecnología de perovskita logró una eficacia de conversión de energía del 25,2 %, resultó muy difícil depositar materiales de manera uniforme por toda el área grande usando tecnología convencional. Como resultado, la eficacia de conversión de energía se inclinó a disminuir.

En la búsqueda de  los paneles solares más eficientes cabe destacar la investigación realizada por el Instituto de Investigación de Tecnología Química de Corea. Ellos fueron los autores de probar el 25,2% de eficacia de conversión de energía de células de área pequeña.

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La investigación de los paneles solares más eficientes

A partir de la situación descrita, la NEDO está trabajando en el proyecto Desarrollo de tecnologías para reducir los costos de generación de energía para la generación de energía fotovoltaica de alto rendimiento y de alta confiabilidad.

Su objetivo es promover una mayor adopción de la generación de energía solar. Como parte de este proyecto, Panasonic, se ha propuesto desarrollar los paneles solares más eficientes hasta el momento.

Para ello, ha perfeccionado una tecnología liviana, que utiliza sustratos de vidrio, y un método de recubrimiento de gran área. Este novedoso método está basado en el método de inyección de tinta. Se incluye la producción y el ajuste de tinta aplicada al sustrato del módulo de células solares de perovskita.

A través de estas tecnologías, Panasonic ha logrado los paneles solares más eficientes con una conversión de energía de 16,09. Este valor de eficiencia ha sido medido por el MPPT  del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada. Este se basa en el Método de seguimiento del punto de máxima potencia. Se trata de un método de medición que está más cerca de la eficacia de conversión en el uso real.

Además, la adopción de un método de recubrimiento de área grande que utiliza el método de inyección de tinta en el proceso de fabricación permite la reducción de costes.

Las características de eficacia de área grande, peso ligero y alta conversión de este módulo, permiten la generación de energía solar de alta eficacia en lugares donde los paneles solares convencionales eran difíciles de instalar, como en fachadas.

Recordemos que las dimensiones de estos paneles solares más eficientes son: 30 cm de largo x 30 cm de ancho x 2 mm de espesor. Esto significa un área de apertura 802 cm 2.

Los avances logrados

Al mejorar los materiales de la capa de perovskita, Panasonic apunta a lograr una alta eficacia comparable con la de las células solares de silicio cristalino. Esto permite establecer tecnologías para su aplicación práctica en nuevos mercados.

Al centrarse en el método de recubrimiento por inyección de tinta que permite que la materia prima se recubra de forma precisa y uniforme, Panasonic aplicó esa tecnología a cada capa de la célula solar, incluida la capa de perovskita sobre sustrato de vidrio y se dio cuenta de la alta eficacia de conversión de energía para un módulo de área grande.

Claves técnicas de los paneles solares más eficientes

Mejora del componente del precursor de perovskita para un recubrimiento de inyección de tinta adecuado

Entre los grupos atómicos que formaron el cristal de perovskita, la metilamina tiene problemas de estabilidad térmica en el proceso de calentamiento durante la producción del módulo. El calor elimina la metilamina del cristal de perovskita y, como resultado, se destruye una cierta parte del cristal.

Al alterar cierta parte de la metilamina en formamidinio, cesio y rubidio que tienen un tamaño de diámetro de átomo apropiado, se reveló que este método es eficaz para la estabilización de los cristales y que contribuye a una eficacia de conversión de alta potencia.

Control de concentración, cantidad de recubrimiento y velocidad de recubrimiento de tinta de perovskita

Dentro del proceso de formación de película delgada con el método de recubrimiento por inyección de tinta, existe la flexibilidad para el patrón de recubrimiento, mientras que el patrón de puntos del material y la uniformidad de cristalización sobre la superficie de cada capa son esenciales.

Para satisfacer estos requisitos, al ajustar la concentración de tinta de perovskita a cierto contenido y al controlar con precisión la cantidad y la velocidad del recubrimiento durante el proceso de impresión, se dieron cuenta de la alta eficacia de conversión de energía del módulo de área grande.

Mediante la optimización de estas tecnologías a través del proceso de recubrimiento en la formación de cada capa, Panasonic tuvo éxito en aumentar el crecimiento de los cristales y en mejorar la uniformidad del espesor y de la capa de cristal. Como resultado, lograron una eficacia de conversión de energía del 16,09 % y dieron un paso al frente hacia la aplicación práctica.

Creación de nuevos mercados y reducción de costes

Al darse cuenta de un costo de proceso más bajo y liviano para un módulo de perovskita de gran área, NEDO y Panasonic Corporation planearán crear un nuevo mercado en el que las células solares nunca se hayan colocado ni adoptado.

Sobre la base del desarrollo de cada material relacionado con las células solares de perovskita, NEDO y Panasonic apuntan a lograr una alta eficacia comparable con la de las células solares de silicio cristalino y a mejorar el esfuerzo para reducir el costo de producción a 15 yenes/W.

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Estos resultados fueron publicados en IPEROP20 (Conferencia Internacional Asia-Pacífico sobre Perovskita, Fotovoltaica Orgánica y Optoelectrónica) que se celebra en el Centro internacional de conferencias de Tsukuba.

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Acerca de Panasonic

Panasonic Corporation es líder a nivel mundial en el desarrollo de diversas tecnologías electrónicas y soluciones para clientes de las industrias de electrónica de consumo, inmobiliaria, automotriz y negocios B2B.

La empresa, que celebró su aniversario n.° 100 en 2018, se ha expandido por el mundo y, en la actualidad, opera 582 subsidiarias y 87 empresas asociadas a nivel global, lo que registró ventas netas consolidadas de 8003 billones de JPY para el año que finalizó el 31 de marzo de 2019.

La compañía está comprometida con la búsqueda de nuevos valores a través de la innovación en todas las líneas divisionales y utiliza sus tecnologías para crear una vida y un mundo mejor para sus clientes.

Acerca de la NEDO

La NEDO (Organización de Desarrollo de Nuevas Tecnologías Energéticas e Industriales) desempeña un papel importante en las políticas económicas y de industrialización del Japón a través de la financiación de actividades de desarrollo tecnológico.

La NEDO también actúa como un acelerador de innovación para realizar sus dos misiones básicas de abordar los problemas energéticos y ambientales globales y mejorar la tecnología industrial.

Fuente:  Businesswire

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